Download - Akustik Bawah Air Wiratno A
-
8/15/2019 Akustik Bawah Air Wiratno A
1/9
Akustik Bawah Air Wiratno A. Asmoro
Lab.Rekayasa Akustik Teknik Fisika
FTI-ITS
Mengapa menggunakan
BUNYI (SOUND)?
• Rentang Penetrasi didaam
!edium.
• "emam#uan untuk
mende$erensiasi
antar obyek% daam !edium.
• "e&e#atan Pro#agasi.
KONSEP BUNYI (SOUND)
• Tiga '() eemen yang di#erukan*
+ Sumber 'Sour&e)
+ !edium
+ ,etektor 'Re&eier)• Sumber berIBRASI menyebabkan
deretan
#era#atan '&om#ressions) dan
#eregangan
'rare$a&tions) didaam medium
BAGAIMANA TARGET DAPAT
DIDETEKSI?
• !endeteksi SI/0AL ter#antu
• !endeteksi diatas ba&kground
01IS2• S10AR 'Sound 0Aigation and
Ranging)
• S10AR adaah suatu diais 'dei&e
) untuk mendeteksi dan meokaisasi
obyek% didaam air se&ara remote
dengan menggunakan bunyi3suara.
• Sonar terdiri dari transmitter4
transdu&er4 re&eier4 dis#ay.
• Persamaan S10AR
+ !em#erhitungkan rugi% terhada#sinya
+ Probabiitas deteksi
JENIS SONAR
• S10AR PASIF
Se&ara esensia adaah diais
#endengar 'istening) yang merekam
bunyi% yang diemisikan oeh obyek%
didaam air.
• S10AR A"TIF
Sonar akti$ adaah diais yangda#at menghasikan geombang
bunyi s#esi5k4 yang dikontro
$rekuensi4 dan menerima e&ho dari
bunyi% yang di#antukan kembai
oeh obyek% remote didaam air.
6mumnya4 sonar bero#erasi #ada
$rekuensi 78% k9: dan ;< k9:*
SONAR AKTIF
• Ac!"e ec#$ %ang!ng &$na%
digunakan ka#auntuk menentukan okasi target
ka#a seam.
• Dep# &$un'e% mengirim #usa
#endek ke dasar aut dan waktu
#antu baik yang di#erukan.
• S!'e&can &$na% digunakan
untuk men&ari
obyek% #ada dasar aut dan untuk
#emetaan.
• F! n'!ng &$na% meru#akansonar #ea&ak de#an untuk
menangka# kum#uan ikan.
• D!"e% &$na% adaah sonar hand
hed yang
digunakan untuk menentukan
okasi obyek% bawah aut.
SONAR PASIF
• 6mumnya meru#akan susunan
hidro$on (#*'%$p#$ne a%%a*) yang
mendeteksi radiasiakustik dari obyek atau ka#a ain=
i.e. >P3>T hydro#hone yang
digunakan ka#a seam daam
#erang dunia-II.
• Ek&p+$%a&! am,ang +eks#orasi
diakukan bia radiasi akustik
men&a#ai niai tertentu.
• Tor#edo + mendatangi radiasi
akustik dari ka#a seam atau ka#a
#ermukaan.
PARAMETER SONAR
-
8/15/2019 Akustik Bawah Air Wiratno A
2/9
PERA-ATAN (E.UIPMENT)/
• Sour&e Lee4 SL
• Re&eiing ,ire&tiity Inde?4 ,I
• ,ete&tion Threshod4 ,T
• Se$-0oise Lee4 0L
MEDIUM/• Transmission Loss4 TL
• Reerberation Lee4 RL
• Ambient-0oise Lee4 0L
SASARAN (TARGET)/
• Target Strength4 TS
• Sour&e Lee4 SL
-E0E- BUNYI
Intensitas bunyi adaah energi bunyi
#er sekon 'daya akustik) yang
menembus satu satuan uas 'daya#er satuan uas). 6ntuk geombang
bidang'#ane wae)4 intensitas
bergantung #ada tekanan akustik4
yang dinyatakan sbb.*
I0T20SITAS B60@I A6A0
Intensitas a&uan 'Ir) di daam
akustik keautan 'underwater
sound) adaah intensitas dari
geombang bidang yang memiiki
tekanan akar kuadrat rerata 'rms)sebesar 7 mPa. ,engan
memasukkan #7?7ika 0L atau RL terau tinggi4 target
tidak da#at dideteksi.
TS* Target Strength4 suatu ukuran
kemam#uan #emantuan
'ree&tiity) dari target terhada#
sinya sonar akti$.
-
8/15/2019 Akustik Bawah Air Wiratno A
3/9
PERSAMAAN SONAR AKTIF
Se&ara esensia ada dua '%) ma&am
ba&kground yang da#at menutu#i
sinya ketika digunakan untuk
mendeteksi4 yaitu*
4) N$!&e -e"e+ (N-) +Bunyi
steady
state4 isotro#ik 'sama daam
semua
arah) yang dibangkitkan4
diantaranya4 oeh angin4 ombak4
aktiitas
kehidu#an aut dan auintas ka#a.
5) Re"e%,e%a!$n -e"e+ (R-) +
Bagian #euruhan ambat dari
bunyi hamburan-baik dari masukan
akustik yang diberikan. Re$ektor
terbaik adaah #ermukaan aut dan
#ermukaan dasar aut. Seain itu4
bunyi da#at dihamburkan oeh
#artike% didaam koom3tabung air4
yaitu #ankton.
FIGURE OF MERIT (FOM)
F1! adaah kemam#uan S10AR
untuk mendeteksi suatu aras 'ee)
dari energi bunyi.
F1! the ma?imum aowabe one-
way transmission oss in #assie
sonar4 and the ma?imum two-waytransmission oss in a&tie $or a
dete&tion #robabiity o$ ;
-
8/15/2019 Akustik Bawah Air Wiratno A
4/9
#embangkitan dan #enerimaan
bunyi 'monostatik)4 teta#i ada Juga
yang menggunakan hidro$on dan
#royektor se&ara ter#isah 'bistatik).
SIFATSIFAT TRANSDUSER
PEMBANGKITAN BUNYI DIDA-AM
AIR/
A%a& Sum,e% P%$*ek$%
Proyektor adaah suatu deais
yang membangkitkan energy
akustik. Proyektor akustik da#at
ditemui daam berbagai ru#a dan
tidak ain meru#akan transduser
bunyi yang mengubah energi istrik
menJadi energi 'kinetik) mekanikyang kemudian dirambatkan
meaui air sebagai geombang
tekanan ongitudina. 33 '!kena+
&e,aga! ac$u&!c %an&'uc!$n9
ara yang miri# da#at ditem#uh
dengan menggunakan edakan
didaam air4 se#erti ee&tri&a
s#ark 'menggunakan high energy
ee&tri&a dis&harges untuk
menghasikan geembung% #asma)
atau air gun 'menggunakan udara
terkom#resi untuk menghasikan
suatu geembung didaam)4 teta#i
&ara ini kurang da#at dikendaikan
se&ara baik. 33 umumn*a
'!gunakan 'a+am ap+!ka&! &u%"a!
&e!&m!k9ARAS SUMBER PROYEKTOR
6mumnya4 rentang sonar akan
meningkat dengan daya sumber
hingga terJadi saah satu dari dua ha
berikut*
4) J!ka sistem digunakan dekat
#ada #ermukaan aut4 atau Jika ada
seJumah besar #artike didaam
koom3tabung air4 #antuan% akustik
yang dihamburbaikkan 'dengung)da#at menutu#i e&ho% dari target
yang dia&ak. ,engan demikian4
rentang sonar sebenarnya
menurun dengan #eningkatan ebih
anJut dari daya.
5) J!ka aras sumber 'sour&e ee)
terJadi dengan kaitasi terau
tinggi. 9a ini menghasikan
$ormasi geembung% #ada
#ermukaan transduser yang da#atmenurunkan e5siensinya dan
meme&ah #oa berkas 'beam
#attern) dari #usa akustik.
A%a& &um,e% p%$*ek$%
IngatE Intensitas bunyi 'i)
dide5nisikan sebagai daya '#) #er
satuan uas 'a)= atau daam skaa
desibe da#at dinyatakan sebagai=
n 7< og'i3io)4 dimana io adaah
intensitas a&uan ' C.;
-
8/15/2019 Akustik Bawah Air Wiratno A
5/9
dari sumber akustik 's) se&ara
merata kesemua arah
'omnidire&tionay) dan
mengangga# Jarak a&uan baku
adaah 7m dari sumber4 maka sour&e
ee 's) daam skaa db menJadi*
I74 #7 dan a7 se&ara berurutan
adaah intensitas4 daya dan uas4
yang diukur 7m dari sumber . Luas
#ermukaan boa dengan JeJari 'r) 7
meter adaah a K.#hi.r% K.#hi.
,engan demikian4 #ersamaan 7
menJadi*
Atau #ada akhirnya di#eroeh*
TEORI PERAMBATAN SINAR
•Lintasan #erambatan bunyi da#at
digambarkan sebagai SINAR (RAY)
atau 0EKTOR
•SI0AR akan berubah arah bia
meewati dua medium dengankera#atan berbeda. REFRAKSI:
•Bunyi akan berbeok kearah daerah
dengan ke&e#atan bunyi -EBI2
RENDA29
-
8/15/2019 Akustik Bawah Air Wiratno A
6/9
-
8/15/2019 Akustik Bawah Air Wiratno A
7/9
BISING DIDA-AM -AUT
,ikeom#okkan daam K kategori*; Am,!en N$!&e
,ihasikan dari uar sistem sonar dan
dating dari aam.
; Se+< N$!&e
,ihasikan dari sistem akustik bawah
air atau eektronika sistem.
; Re"e%,e%a!$n
9anya #ada sistem sonar akti$ yang
disebabkan oeh #arasites e&hoes.
; Ac$u&!c Ine%
-
8/15/2019 Akustik Bawah Air Wiratno A
8/9
BISING DIRI (SE-F NOISE)
; 2u++ N$!&e
+ Pita sem#it 'narrowband +$rekuensi% s#esi5k)
+ !esin '#om#a4 roda gigi4
#embangkit daya4 dsb.)
; F+$> N$!&e
+ Pita ebar 'broadband)
+ "e&e#atan tinggi DD bising ebih
tinggi
+ 9u $ouing + adanya hewan #ada
hu 'kasar)
; Ka"!a&!+ Pita ebar 'broadband)
+ Bising #ro#eer
+ Fenomena tekanan high3ow
TARGET STRENGT2 (TS)
Kekuaan Ta%ge 'T arget
Strength4 TS) menga&u #ada gema
'e&ho) yang dikembaikan oeh
target bawah air 4 se#erti ka#a
seam4 ka#a #ermukaan4 tor#edo4
ranJau4 ikan.
2a+ !n! '!'en!&!kan sebagai
ogaritma dari rasio intensitas
ter#antu yang menga&u 7 m dari
#usat akustik target4 terhada#
intensitas yang datang*
TS DARI BENTUK BO-A
Pengertian target strength
ditunJukkan dengan menghitung TS
dari boa. TinJau sebuah boa besar
'D#anJang geombang) -yang akan
disorot oeh intensitas geombang
bidang. >ika radius boa a meter 4energy yang di&egat boa dari
bunyi datang adaah dimana
adaah #enam#ang-intang boa4
#enam#ang-intang hamburan.
,engan asumsi boa memantukan
se&ara isotro#is energinya4
intensitas geombang yang
di#antukan #ada Jarak r meter
dari #usat boa menJadi4
Pada Jarak
re$erensi 7 m4 #ersamaan TS
untuk boa da#at disederhanakan
menJadi*
-
8/15/2019 Akustik Bawah Air Wiratno A
9/9