DASAR-DASAR AKUSTIK

KULIAH : PENGENDALIAN BISING – TF 7023

I. B. Ardhana Putra PhD

Proses Mendengar

Sum ber Getar/Suara

M edium Penghantar Getaran

Penerim a

Pembentukan Suara

+p

-p

0t

P(t)

pemampatan

perenggangan

pemampatan

Tekanan udara max ketika terjadi perenggangan

Tekanan udara dalam kondisi seimbang

Tekanan udara max ketika terjadi pemampatan

perenggangan

Amplitudo (p)

Periode (T)

c

f

+

- -

+

Variable Gelombang Suara

• Tekanan Suara :

Penyimpangan tekanan atmosfir yang terjadi akibat adanya gelombang suara di udara. Diukur dalam satuan Pascal (Pa)

• Frekuensi :

Jumlah osilasi (satu siklus perapatan dan perenggangan) yang terjadi pada partikel-partikel udara dalam setiap detik. Diukur dalam satuan Herzt (Hz)

• Kecepatan Rambat Gelombang :

Perbandingan antara jarak tempuh gelombang dengan waktu yang diperlukannya untuk mencapai jarak tersebut dari sumber getar. Diukur dalam satuan meter/sekon (m/s)

Tekanan Suara

RMS : Rata-rata Akar Kuadrat (Root Mean Square) :

Digunakan untuk mendapatkan nilai rata-rata positif dari sinyal yang berosilasi

p tT

p t dtt

2 21

2

2

2

2 ppdan

ptp rms

t

Dimana :p(t) = tekanan akustikp = Amplitudo max. dari fungsi tekanan akustik

Disederhanakan :

Intensitas Suara

• Merupakan kerapatan energi suara per satuan luas.• Sumber dengan propagasi gelombang bidang (satu

dimensi) :

• Sumber titik dengan propagasi gelombang bola :

• Bila : , maka :

00

2

c

pI rms

2

0

00

2

r

r

c

pI rms

r

rprp rmsrms

0 00

2

c

rprI rms

I = Intensitas suara = massa jenis udarap = tekanan akustik c = kecepatan rambat gelombang suarar = jarak

Daya Suara

• Merupakan energi suara per satuan waktu yang dihasilkan oleh sumber suara.

• Sumber titik dengan propagasi gelombang bola :

s

SdIW .

W = Daya suara S = Luas permukaan propagasi

222

4 r

c

rpW

oo

rms

atau I . r π4W 2

Hubungan Daya dan Intensitas SuaraInverse Square Law

IW

rdan I

W

r1

12 2

224 4

2

1

2

2

1

r

r

I

I

r = jarak A = luas permukaan

Skala dB

• Skala logaritmis yang menunjukkan respons telinga manusia terhadap suara tekanan suara selalu dibandingkan dengan tekanan referensi berupa Ambang Dengar (AD)– pref = 2 x 10-5 N/m2

– Iref = 10-12 watt/m2

– Wref = 10-12 watt

• Skala logaritmis dianggap relevan karena :– Rentang skalar besaran fisis yang dihitung p, I, W sangat lebar

rentang terbesar adalah rentang antara AD dan AS (Ambang Sakit)

pAS = 2 x 102 IAS = 102 watt/m2 WAS = 102 watt

– Respons telinga manusia juga logaritmis untuk dB yang sama menghasilkan respons yang berbeda tergantung dari daerah tingkat tekanan suara yang terjadi

dB = 5 antara 60 dB dan 65 dB didengar tidak berbeda

dB = 5 antara 90 dB dan 95 dB didengar sangat berbeda

Besaran Akustik

• Tingkat Intensitas Akustik

Untuk kondisi standar : LI = LP

• Tingkat Daya Akustik

• Tingkat Tekanan Suara

dBI

IL

o

iI ,log10 dB

c

cLL

ii

ooPI ,log10

dBW

WL

oW ,log10 dBALL IW ,log10

dBp

pL

refp ,log10

2

2

00

2

c

pI rms

Faktor Arah

Permukaan bola (sumber titik pada posisi

bebas)

Permukaan 1/2 bola(sumber titik diatas permukaan keras)

Permukaan 1/4 bola (sumber titik pada

garis pertemuan dua permukaan keras)

Permukaan 1/8 bola (sumber titik di sudut

pertemuan tiga permukaan keras)

W I r 4 2 W I r 2 2 W I r 2 W Ir

2

2

W Ir

Q

4 2dimana Q = faktor arah

Hubungan Tingkat tekanan Suara, Tingkat Intensitas, dan Tingkat Daya Suara

W Ir

Q

4 2dan

00

2

c

pI rms

11log10log20 QrLL PW

11log20 rLL IW

Untuk sumber dengan propagasi bola : Untuk sumber dengan propagasi bola :

Pada pengukuran, besaran yang didapatkan adalah Lp LW dihitung

Rangkaian Pembobot

Kurva pembebanan linier

Skala dB A : untuk bising lingkungan luar dan dalam bangunan

Skala dB B : untuk tingkat bising yang lebih tinggi

Skala dB C : untuk bising industri yang tinggi dari mesin

Skala dB D : untuk tingkat bising pesawat udara.

Pembobotan dBA

Frekuensi (Hz)

Kurva A (dB)

Kurva B (dB)

Kurva C (dB)

Kurva D (dB)

16 -56.7 -28.5 -8.5 -22.4

31.5 -39.4 -17.1 -3.0 -16.5

63 -26.2 -9.3 -0.8 -11

125 -16.1 -4.2 -0.2 -6.0

250 -8.6 -1.3 0 -2.0

500 -3.2 -0.3 0 0

1000 0 0 0 0

2000 +1.2 -0.1 -0.2 +8.0

4000 +1.0 -0.7 -0.8 +11.0

8000 -1.1 -2.9 -3.0 +6.0

16000 -6.6 -8.4 -8.5 -4.0

Penjumlahan deciBel

Metode Intensitas :

nIIII 21

10

0

1010

logpL

PIP

Lanti

I

ImakaLL

101010 10.....101021 nPPP LLL

totalI

101010 10.....1010log10

21 nPPP LLL

totalPL

Penjumlahan deciBel

Beda nilai dB antara dua LP yang akan dijumlahkan

Nilai yang ditambahkan pada LP yang lebih besar

Metode Nomogram

ditambahkan : 1.2 dB pada nilai yang lebih besar

75 dB 80 dBSelisih : 5 dB

Total : 81.2 dB

Contoh :

PENJUMLAHAN deciBel

S1

S2

S3

Lp1 = 60 dBr1

r2

r3

Lp2 = 60 dB

Lp3 = 60 dB

Lptotal = 10 log ( 1060/10 + 1060/10 + 1060/10 ) = 65 dB

PROPAGASI SUARA DALAM RUANG TERTUTUP

Engineering Principles of AcousticsDouglas D. Reynolds, Chap 10 pp 384 – 407

Suara dalam Ruangan

Contoh Simulasi Pantulan suara dalam Auditorium

Sumber SuaraSumber Suara

Selubung RuanganSelubung Ruangan

Radiasi Suara dari titik Sumber dan Penerima

Suara langsung

Suara pantultitik S sumber

titik P penerima

Energi suara langsung dan pantul yang tiba pada titik P dianalogikan sebagai ‘volume’ energi berbentuk bola dengan tebal tertentu atau ½ bola jika titik P terletak pada suatu permukaan (dinding)

XY

Z

P Suara pantul

Suara langsung

Kerapatan Energi Suara Kerapatan Energi Suara LangsungLangsung

S

X

arah propagasi gelombang suara

kerapatan energi suara langsung = Do

P

XSDE 0

t

EWdan

S

WI

000 cDIataut

XDI

24 r

QWI

020

4 cr

QWD

020

4 cr

QWD

Aliran Energi dinyatakan :

mengingat

maka :

sedangkan

merupakan fungsi dari faktor arah dan jarakdari sumber (S) ke penerima (P)

Kerapatan Energi Suara Kerapatan Energi Suara PantulPantul

Beberapa Asumsi :

1. Suara pantul yang diterima oleh titik pengamatan dianggap datang dari berbagai arah radial sehingga permukaan gelombang datang diasumsikan berbentuk bola

2. Total kerapatan energi suara pantul tersebut merupakan penjumlahan energi suara pantul dari permukaan-permukaan (dinding, lantai, ceiling) ruangan setelah mengalami penyerapan setiap saat mengenai permukaan tersebut.

3. Setiap titik pada permukaan-permukaan selubung ruangan (dinding, lantai, ceiling) dianggap menerima suara datang dari berbagai arah berbentuk permukaan setengah bola

Kerapatan Energi Suara Datang Kerapatan Energi Suara Datang pada Dindingpada Dinding

Dinding Ruangan (1) Analisa energi suara datang ke dinding(2) Analisa energi suara pantul oleh dinding(3) Analisa energi suara datang ke titik P

Dibutuhkan 3 analisa keseimbangan energi :

suara datang ke dinding

suara pantuldari dinding

suara datang ke titik Pberasal dari suara pantul dinding-dinding

P

komponen suara datangke dinding yang berasal dari energi suara pantul elemendinding lainnya

x

dr dS

DR

elemen luas S permukaan pantul(dinding, lantai, ceiling)

y

z

r

r sin

DR

dVDdE R drdSdV ddrdS sin2

dt

drdSD

dt

dEdW R 0c

dt

dr dScDdW R 0

Energi suara datang ke permukaan S dalam volume V (bagian sumber) adalah :

dimana dan

dan maka :

radiasi suara dari sumber yang sampai ke permukaan S berasal dari radiasi bola dengan luas 4 r2 dI pada permukaan S :

20

4 r

dScDdI R

daya suara dWi yang menghasilkan intensitas dI pada permukaan S adalah :

cosSdIdWi 20

4

cos

r

dSScDdW R

i

atau

daya total Wi merupakan integrasi dWi yang diradiasikan dari permukaan ½ bola

2

0

22

02

0 cossin4

ddrr

ScDW R

i ScD

W Ri

40 S

cDW R

i 4

0

S cos

dV

S

dV

S

Energi suara datang yang diserap oleh dinding :

WWa atau ScD

W Ra

40 untuk seluruh permukaan (dinding) ruangan

ScD

W Ra 4

0 dimana n

nn

SSS

SSS

.......

........

21

2211

n ,.....,, 21adalah koefisien absorpsi masing-masing bahan dinding ruangan

maka total energi suara yang dipantulkan kembali kedalam ruangan adalah :

ScD

W R

41 0 maka kerapatan energi suara pantul yang tiba pada

titik pengamatan P

Sc

WDR

14

0

Jika

1

SR maka

Rc

WDR

0

4 Rc

WDR

0

4

Kerapatan Energi Suara TotalKerapatan Energi Suara Total

Kerapatan Energi Suara Total pada titik P menjadi :

RDDD 0 atau

20 4

4

r

Q

Rc

WD

20 4

4

r

Q

Rc

WD

sedangkan 2

00

2

c

pD rms

maka :

2002

4

4

r

Q

RcWprms

24

4log10

r

Q

RLL WP

24

4log10

r

Q

RLL WP

(a). Jika dinding ruangan cukup reflektif 24

4

r

Q

R maka

RLL WP

4log10

RLL WP

4log10

(b). Jika dinding ruangan sangat menyerap Rr

Q 4

4 2

maka

24log10

r

QLL WP

24log10

r

QLL WP

Kemungkinan-kemungkinan dalam kondisi riil : :

Waktu Dengung

• Waktu Dengung :

Waktu yang dibutuhkan oleh ruangan tersebut untuk meluruhkan energi suara sebesar 60 dB, dihitung tepat setelah sumber suara dimatikan.

Sum

ber

‘on’

Sum

ber

‘off

’

Waktu [dt]

1

10-6

It/I

RT

Sum

ber

‘on’

Sum

ber

‘off

’

Waktu [dt]

- 60

0

LP rel

RT

60

dB

RT60 = 2 sec

RT60 = 3 sec.

Ruang A

Ruang B

Waktu Dengung Ruangan (1)

Sumber ‘off’

- 60

0

SPL [dB]

t [detik]RT1

RT2

RT3

ruang memantul

ruang menyerap

ruang sangat menyerap

sumber suara“off”

sumber suara“on”

Waktu Dengung Ruangan (2)

Rumus Waktu Dengung

D = Kerapatan Energi Suara Langsung Dari Sumber

D (1 - ) D (1 - ) 2

D (1 - ) 3

Kerapatan EnergiSetelah Pantulanpertama ketiga

Setelah pemantulan n kali

nDtnD 1'

dimana t’ adalah waktu bebas rata-rata antara dua pantulan yang berturutan :

0

'c

dt

S

Vd

4d adalah jarak

bebas rata-rata

Waktu total yang dibutuhkan untuk melalui n pantulan adalah : t = n t’ sehingga

V

tScn

40 kerapatan energi

setelah n kali pantulan : V

tSc

DtD 40

1

V

tSc

rms

rms

tp

tp 42

2 0

10

V

tSc

tPtP LL 4)0()(

0

1log10

1log5.260 0

V

TSc 1ln086.160 0 SV

Tcatau

11ln Sasehinggauntuk c0 = 343 m/dt

a

VRT 161.0 a

VRT 161.0

RT disebut sebagai rumus WAKTU DENGUNG EYRING

Untuk ruangan yang mempunyai koefisien absorpsi suara rata-rata 0.1

1ln sehingga

SS 1ln S

VRT 161.0 S

VRT 161.0 detik

Rumus Waktu Dengung SABINE

n

nn

SSS

SSS

......

......

21

2211 nSSSS .....21

dimana :

Rumus Waktu Dengung menunjukkan :

• Untuk V RT • Untuk RT • dapat digunakan untuk mengontrol RT suatu ruangan

Jenis ruangan dengan T disebut Ruang Dengung atau Reverberation Chamber sedangkan ruangan dengan disebut Anechoic Chamber.Jenis ruangan pada umumnya disebut Semi-Reverberant Room

Contoh Waktu Dengung Ruang untuk Musik dan Wicara

Rentang RT wicara

Rentang RT musik

Ruang serba guna ?

Variasi RT pada daerah frekuensi rendahUntuk musik dan wicara

music

speech

Mengontrol Waktu dengung

S

VRT 161.0 S

VRT 161.0

Mengubah-ubah volume ruang V> untuk memperoleh RT>

Vad V0

Mengatur Total Absorpsi Suara [rayls] dalam ruangan dengan mempertimbangkan :

• pantulan yang dibutuhkan dan yang tidak dibutuhkan • pantulan difus dan spekular• efek spektral, spatial (binaural) dan temporal• arsitektural dan aestetika

S

Anechoic Chamber

Baji-baji bahan penyerap suara : glass wool

Sumber Bisingyang sedangdiukur

Bagian pintu

Bagian Lantai daribahan penyerapsuara

Jenis : Full dan Half-FullRT<<

Reverberation Chamber

Diffusor tambahan

Dinding dan lantai Pemantul Suara

Obyek Pengukuran

RT>>

Ruang Semi-ReverberantContoh : Ruang Monitoring Studio Rekaman

Diffusor Diffusor

Refleksi suara : difuse dibutuhkan diffusor

Ruangan pada umumnya mempunyai Waktu Dengung(RT) = 0.7 – 0.8 detik

Absorber Absorber

Contoh Rancangan Akustik Ruang

Class Room

Home Theater

Sport Arena

Rancangan Akustik Sport Halls

Indoor Swimming Pool

Rancangan Concert Halls

Music Auditorium

Stage Design

Contoh Rancangan Akustik Ruang Ibadah

Praying Hall

Diffusing Dome

Contoh Rancangan Akustik Ruang Ibadah

Choir area

Back walls

Transmisi dan Absorpsi Suara

Fenomena Transmisi dan Absorpsi Suara

Bahan PenyerapSuara

BahanPemantul Suara

Berkas suaradatang

Berkas suarapantul

Berkas suaradiserap

Berkas suaraditransmisikan

Berkas suaradatang

Berkas suarapantul

Berkas suaraditransmisikan

Berkas suaradiserap

Gejala Transmisi Suara

Transmisi melalui bidang batas 2 medium

),0(),0(),0( tptptp rit

pi

pr

pt

z1 = 1c1z2 = 2c2

x = 0

2 syarat hukum kontinuitas harus dipenuhi

1. total tekanan suara medium-1 sama dengan medium-2 pada bidang batas kedua medium (x=0) tidak terjadi deformasi bidang batas medium

2. secara fisis tidak terjadi pemisahan antara kedua media pada x=0 perpindahan energi bersifat kontinuum

medium-1medium-2

),0(),0(),0( tututu rit

tekanan suara

kecepatan partikel

z

txptxu

,,

z

txptxu

,,

211

,0,0,0

z

tp

z

tp

z

tp tri

dan

tpztptpz tri ,0,0,0 12

jika

12

12

,0

,0

zz

zz

tp

tp

i

r

(1) (2) 12

22

,0

,0

zz

z

tp

tp

i

t

jikai

r

w

w maka

12

22

zp

zp

AI

AI

i

r

i

r (3)

i

t

w

w

12

22

zp

zp

AI

AI

i

t

i

t (4)jika maka

(1) & (3) 212

212

zz

zz

212

214

zz

zz

21 zz

(2) & (4)}

3. jika maka

124 zz = 1

semua energi suara dipantulkan

21 zz 2. jika maka

1 = 0

semua energi suara ditransmisikan

21 zz 1. jika maka

214 zz = 1

semua energi suara dipantulkan

Transmisi suara melalui bahan

pt

z3 = 3c3

x = L

medium-2medium-3

x = 0

pi

pr

medium-1

z1 = 1c1

Hukum kontinuitas energi terjadi pada x=0 dan x=L

x=0

tptptptp bari ,0,0,0,0

tutututu bari ,0,0,0,0

x=L

tLptLptLp tba ,,,

tLutLutLu tba ,,,

pa

pb

z2 = 2c2

terjadi gerakan gelombang suara bolak-balik (arah + dan -) sehingga tekanan suara riil dan imajiner harus diperhitungkan

xktjii eAtxp 1,

xktjrr eBtxp 1,

xktjaa eAtxp 2,

xktjbb eBtxp 2,

Lxktjtt eAtxp 3,

tekanan suara pada masing-masing medium

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

tptptptp bari ,0,0,0,0

tutututu bari ,0,0,0,0

tLptLptLp tba ,,,

tLutLutLu tba ,,,

maka diperoleh :

bari BAzBAz 12

bari BABA

tLjk

bLjk

a AeBeA 22

tLjk

bLjk

a AzeBeAz 2322

(10)

(11)

(12)

(13)

A = amplitudo gelombang yang berpropagasi kearah x-positipB = amplitudo gelombang yang berpropagasi kearah x-negatip

BA, = amplitudo kompleks

eleminasi rB 2

2121

2z

zzBzzAA

ba

i

(11) & (12)

(13) & (14)tentukan bB

Ljktb eA

z

zzB 2

3

23

2

(16)

Ljkta eA

z

zzA 2

3

23

2

(13) & (16)

tentukan aA(17)

(15)

(16) & (17)diperoleh

iA

t

LjkLjk

i Azz

ezzzzezzzzA

32

21232123

4

22 (18)

t

LjkLjk

i Azz

ezzzzezzzzA

32

21232123

4

22

kLkLje jkL cossin

LjkLjki

t

ezzzzezzzz

zz

A

A22

21232123

324

Lkzz

zz

jLkzzA

A

i

t

23

2

2

12

3

1 sincos1

2

Lkzz

zz

LkzzA

A

i

t

22

2

3

2

2

12

2

2

3

1 sincos1

2

Lkzz

zz

LkzzA

A

i

t

22

2

3

2

2

12

2

2

3

1 sincos1

2

Jika z1 = z3 atau udara di kedua sisi dan z2z1 atau solid material, maka :

Lkzz

LkA

A

i

t

22

2

1

22

2 sincos4

2

Untuk udara dan bahan padat, maka :

(1). z1 = 0c0 dan z2 = wcw

(2). Umumnya bahan dapat disebut tipis dibandingkan dengan panjang delombang suara yang terpendek sehingga k2L<<1, maka :

cos k2L = 1 dan sin k2L = k2L

LkccA

A

wwi

t

2

2

00

4

2

wcc

k

2

2

Lm ww

2

0021

1

cmA

A

wi

t

karena

Koefisien Transmisi Suara Didefinisikan sebagai :

2

i

t

A

A

2

00

2

21

1

cmA

A

wi

t

Transmission Loss suatu bahan dinyatakan sebagai :

2

0021log10

1log10

c

mTL w

Gejala Transmisi suara melalui panil

2

0021log10

1log10

c

mTL

Besarnya energi yang ditransmisikan dikontrol oleh massa bahan Mass Law = 2 f frekuensi suara yang

ditransmisikan dapat menimbulkan resonansi pada panil jika sama dengan frekuensi resonansi panil – frekuensi kritis fc

Ada 3 daerah frekuensi yang mempunyai gejala transmisi berbeda :

1. Daerah yang dipengaruhi oleh kekakuan bahan stiffness controlled region

2. Daerah yang dikontrol oleh massa bahan mass law region

3. Daerah yang dipengaruhi oleh frekuensi kritis critical frequency region (co-incidence effect)

Grafik Transmisi suara melalui panil

Dikendalikanoleh kekakuanbahan

Dikendalikan oleh massa bahan

Dikendalikan oleh efekko-insiden

Kendalikekakuan

resonansi

slope

6 dB/okta

f

fc frekuensi kritis

perpanjanganhukum massa

Ru

gi T

ran

smis

i, d

B

Frekuensi, Hz

Sound Transmission Loss

Noise generator

Sound Analyser2-channel

Lp1 Lp2

Source Room Receiving room

a

SLLTL pp log1021

a

SLLTL pp log1021

a = absorpsi total absorption di receiving room, m2 SabineS = luas partisi, m2

Pengukuan RT dilakukan untuk mencari harga a darireceiving room

60

161.0RT

Va

60

161.0RT

Va

Partition wall

Amplifier

Sound Transmission Class (STC)

20

30

40

50

60

70

125 250 500 1k 2k 4k

1/3 octave center frequency, Hz

So

und

Tra

nsm

issi

on

Lo

ss, d

B

47

To determine STC (Sound Transmission Class)of the partition wall under test :

1. A single unfavourable deviation of the STL value below the reference contour shall not exceed 8 dB

2. The sum of the unfavourable deviations falling below the reference contour shall not exceed 32 dB

The STC value of the partition wall is the numerical value which corresponds to theSTL value at 500 Hz

Gejala Absorpsi Suara

intensitas suaradatang ( Ii )

intensitas suaradatang

intensitas suara yang dipantulkan

intensitas suara yang dipantulkan ( Ir )

intensitas suara yang ditransmisikan ( It )

intensitas suarayang diserap ( Ia )

Bahan penyerap suara

Gejala refleksi, transmisi dan absorpsi

1 1

Koefisien absorpsi suara :

i

a

I

I

i

a

I

I

Koefisien refleksi suara :

i

r

I

I

i

r

I

I

Koefisien transmisi suara :

i

t

I

I

i

t

I

I

1 1

1. Bahan Porus : penyerapan energi suara secara mikroskopis sebagai akibat perubahan energi suara tersebut menjadi energi lain vibrasi, kalor atau perubahan momentum

2. Membran penyerap : lembar bahan solid (tidak porus) yang dipasang dengan lapisan udara dibagian belakangnya (air space backing). Bergetarnya panil ketika menerima energi suara serta transfer energi getaran tersebut ke lapisan udara menyebabkan terjadinya efek penyerapan suara bass trap (low frequency absorber)

3. Rongga penyerap : rongga udara dengan volume tertentu dapat dirancang berdasarkan efek resonator Helmholzt. Efek osilasi udara pada bagian leher (neck) yang terhubung dengan volume udara dalam rongga ketika energi suara menghasilkan efek penyerapan suara.

Ada 3 macam penyerap suara yang secara teknis sering digunakan :

1. Penyerapan Suara oleh Bahan Porus dan Serat

Energi suara

datangIlustrasi ‘penyerapan’ energi suara oleh bahan porus

Energi suara

datangIlustrasi ‘penyerapan’ energi suara oleh bahan berserat

Bahan PorusBahan Porus

Bahan seratBahan serat

Mekanisme Penyerapan Energi Suara

Bahan penyerap berporus setiap porus diasumsikan sebagai ruangkecil yang mengandung medium udara

Energi disipasi molekuler(Classical Abrosption)

Energi disipasi molekuler(Classical Abrosption)

Penyerapan : terjadinya perubahan energi akustik menjadi energi dalam bentuk lain kalor konduksi vibrasi gerakan molekuler medium dll

Penyerapan : terjadinya perubahan energi akustik menjadi energi dalam bentuk lain kalor konduksi vibrasi gerakan molekuler medium dll

Skeleton (rangka) ruang porus

(baca : Kinsler 4th ed. Chapter 8)Vibrasi skeleton

Nilai Absorpsivitas Bahan

Nilai Absorpsivitas Bahan dinyatakan dengan : Koefisien Absorpsi nya atau

i

a

I

I

i

a

I

I Ia = intensitas suara yang diserap bahan dirubah menjadi vibrasi, kalor

atau perubahan momentum

Ii = intensitas suara datang pada bahan

Beberapa sifat dasar absorpsivitas bahan porus :1. merupakan fungsi frekuensi berbeda-beda untuk setiap frekuensi tengah

f [Hz]

bahan glasswoolatau mineralwool

bahan softboard

2. tergantung pada masa jenis bahan [kg/m3] atau [kg/m2]

3. tergantung pada ketebalan bahan untuk masa jenis yang sama

Semakin besar masa jenis resistansi terhadap aliran energi Hasil penelitian menunjukkan bahwa efek ini tidak significant

125 250 500 1K 2K 4K

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

f [Hz]

25 mm

50 mm100 mm

dindingkeras

bahanpenyerapfiberglass

Grafik koefsien absorpsi bahan fiberglass dengan tebal masing-masing 25, 50 dan 100 mm

Anomali nilai 1.0 diakibatkan karena efek difraksi gelombangsuara dibagian tepi sampel yang diukur seolah-olah energi suara yang diserap energi suara datang. Efek tepi ini pada mumnyatimbul pada sample yang cukup tebal

4. tergantung pada penempatannya relatif terhadap alas jika ada lapisan udara maka terjadi peningkatan nilai koefisien absorpsi pada daerah frekuensi rendah

125 250 500 1K 2K 4K

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

f [Hz]

25 mm lapisan udara

25 mm fiberglasspenutup akustik

Terjadi peningkatan absorpsivitas pada daerah frekuensi rendah pada jenis A sebagaiakibat penyerapan oleh lapisan udara, tetapi terjadi penurunan pada daerah frekuensitinggi sebagai akibat dari berkurangnya resistansi benda porus.

A

B

Metode Pengukuran untuk bahan porus

1. METODE WAKTU DENGUNG

Sumber suara

Alat ukur waktu dengung

SLM

loudspeaker

A

VT

161.01

T1 = RT kondisi kosong(tanpa bahan uji)A = absorpsi ruang uji

AA

VT

161.02

T2 = RT setelah bahan uji diletakkan dalam ruang ujiA = absorpsi tambahanakibat adanya bahan uji

12

11161.0

TTVA

nilai T1 & T2 dan V ruang uji A diperoleh bahan uji untuk setiap f diperoleh dengan rumus :

S

Af

)(

dimana S (= 10m2) adalah luas bahan uji

Ruang Dengungsebagai Ruang Uji

Bahan penyerapsuara = 10 m2

2. METODE TABUNG IMPEDANSI

Sumbersuara

Penganalisasinyal

amplitudogelombang suararefleksi

amplitudogelombang suaradatang

resultantegelombangberdiri

sampleuji

loudspeaker

mikropon

- radiasi pure tone pada f tertentu dari loudspeaker direfleksikan setelah mencapai ujung tabung resultante incident wave dan reflected wave membentuk standing wave (gelombang berdiri).

- metode ini menghasilkan nilai untuk kondisi normal incidence pada kondisi riil nilai ini kurang sesuai dibandingkan dengan metode waktu dengung pada kondisi riil gelombang datang pada bahan umumnya tidak dalam arah normal random incidence

- diameter sample harus ½ frekuensi yang diteliti dibatasi oleh diameter tabung yang digunakan

Prinsip dasar :

microphone probe

Koefisien refleksi dapat dinyatakan dalam kuadrat rasio amplitudo antara reflected wave dan incident wave

21

21

2

1

1

1

AA

AAmatau

ma

ma

A

A

sehingga

2

21

212

AA

AAm sedangkan = 1 - maka

221

214

AA

AA

2

21

214

AA

AA

harga koefisien absorpsi bahan diperoleh

dengan mengukur A1 dan A2

A1 = amplitudo maksimum gelombang interferensi amplitudo maksimum incident wave

A2 = amplitudo minimum gelombang interferensi amplitudo maksimum reflected wave

Gambar Tabung impedansi

Contoh-contoh

Bass Trap

Diffusor

BarrierAbsorber