Konsep-konsep Akustik Kelautan
Akustik kelautan adalah ilmu yang mempelajari rambatan gelombang
suara pada kolom air laut. permasalahan-permasalahan yang dibahas dalam akustik
kelautan ini yaitu, kecepatan gelombang suara, waktu (pada saat gelombang
dipancarkan hingga gelombang dipantulkan kembali), dan kedalaman perairan. Hal-hal
yang mendasari kita mempelajari akustik kelautan adalah laut yang begitu luas
dan dalam (dinamis), manusia sudah pernah ke planet terjauh tetapi belum pernah
ke laut terdalam, sehingga dibutuhkannya alat dan metode untuk melakukan
pendeskripsian kolom dan dasar laut, dan saat ini metode yang paling baik
adalah dengan menggunakan akustik.
Metode akustik merupakan
proses-proses pendeteksian target di laut dengan mempertimbangkan proses-proses
perambatan suara, karakteristik suara, faktor lingkungan, dan kondisi target. Kelebihan
dari metode akustik ini, yaitu berkecepatan tinggi, estimasi stok ikan secara
langsung, dan memproses data secara real time, tepat, dan akurat. Akustik terbagi
menjadi 2 macam, yaitu :
·
Akustik
Pasif merupakan suatu aksi mendengarkan gelombang suara yang datang dari
berbagai objek pada kolom perairan. Manfaar dari akustik pasif ini yaitu, untuk
mendengarkan ledakan bawah air (gempa bumi, letusan gunung berapi, suara
aktifitas ikan, aktifitas kapal, dan untuk mendeteksi kondisi bawah air.
·
Akustik
Aktif untuk mengukur jarak adan arah dari objek yang dideteksi dan ukuran
relatifnya dengan menghasilkan pulsa suara dan mengukur waktu tempuh dari pulsa
dengan memakai prinsip sonar untuk pengukuran bawah air.
Hidroakustik didasarkan pada
prinsip yang sederhana, gelombang suara dipancarkan melalui sebuah alat yang
menghasilkan energi suara (tranducer) pada kolom perairan ataupun dasar
perairan. Hal ini mengubah energi elektrik menjadi mekanik. Kecepatan energi
suara di perairan mencapai 1500 m/s. Ketika energi tersebut mengenai suatu
target maka akan dikembalikan dalam bentuk echo yang nanti akan dikembalikan ke
receiver. Dengan menentukan selang waktu antara pulsa yang dipancarkan dan
diterima, tranducer dapat memperkirakan jarak dan orientasi dari suatu objek
yang dideteksi. Dapat dirumuskan sebagai berikut :
Jarak = Kecepatan Suara x Waktu / 2
Kecepatan suara
bergantung pada suhu, salinitas, tekanan, musim, dan lokasi. Semakin jauh suara
dari sumbernya, maka kegiatan echo akan mengalami perubahan dari segi ruang dan
waktu. Kecepatan suara diperoleh dengan rumus :
C = 1449,2 + 4,6T-0,055T² + 0,00029Tᵌ + (1,34 – 0,010T)(S-3S) – 0,016Z
Dengan : C = Kecepatan suara (m/s)
T =
Suhu (ºC)
S = Salinitas (psu)
Z = Kedalaman (m)
Sumber : Kuliah Akustik Kelautan
Shadow Zone
Shadow Zone adalah suatu wilayah yang
dimana gelombang suara tidak dapat merambat atau lemah sehingga hampir tidak
dapat merambat dalam suatu medium. Pada daerah ini Temperatur dan salinitas
laut pada lapisan tersebut dapat memantulkan gelombang suara yang datang.
Menurut Urick (1983) di kolom perairan terjadi pembelokan gelombang suara
(refraksi) yang terjadi karena perbedaan kedalaman, salinitas, dan suhu air
laut. Pengaruh yang paling nyata terlihat, yaitu jika terjadi kenaikan suhu air
laut sebesar 1°C akan
menyebabkan meningkatnya kecepatan suara sebesar 1m/detik. Akibatnya jika suhu
meningkat menurut kedalaman maka gelombang suara yang dipancarkan akan
cenderung dibelokan ke arah permukaan air. Sebaliknya jika suhu menurun karena
kedalaman maka gelombang suara akan cenderung dibelokan ke permukaan dan ke
dasar perairan, maka terdapat wilayah yang tidak terjadi perambatan gelombang
suara. Jarah dari sumber suara ke shadow zone ditentukan oleh laju perubahan
suhu terhadap kedalaman, kedalaman sumber suara, dan kedalaman penerima suara.
Gambar 1. Pembentukan Shadow Zone
Sumber : http://www.dosits.org
Shadow zone merupakan wilayah
dimana suara tidak dapat merambat, hal tersebut dapat dijelaskan dengan
mengingat lapisan yang ada di kolom air laut. Kolom air laut dibagi menjadi
tiga lapisan, lapisan pertama yaitu lapisan tercampur (Mix Layer). Lapisan ini
merupakan lapisan homogen dimana suhunya konstan, walaupun demikian kecepatan
suara pada lapisan ini bertambah terhadap kedalaman karena adanya pengaruh dari
pertambahan tekanan. Lapisan yang kedua yaitu lapisan termoklin, dimana terjadi
penurunan suhu yang cepat yang lebih mendominasi dibandingkan pertambahan
tekanan sehingga kecepatan suara pada lapisan ini berkurang terhadap kedalaman.
Dan lapisan yang ketiga yaitu Lapisan laut dalam (Deep Water). Pada lapisan ini
peningkatan tekanan lebih dominan dan terjadi penurunan suhu sehingga kecepatan
suara kembali meningkat terhadap kedalaman.
Sumber :
- http://repository.ipb.ac.id/bitstream/handle/123456789/51099/C11mis.pdf?sequence=1
- http://agungborn91.wordpress.com/2010/11/18/sonar-sebagai-teknologi-komunikasi-di-dalam-laut/
- http://www.dosits.org/people/history/1920/
Atenuasi Gelombang
Suara
Atenuasi adalah kekuatan sinyal berkurang atau melemah bila
jaraknya terlalu jauh melalui media transmisi, baik dengan menggunakan media
transmisi guide seperti kabel, atau media transmisi unguide seperti gelombang.
Atenuasi biasa terjadi pada sinyal analog, karena atenuasi berubah-ubah sebagai
fungsi frekuensi, sinyal yang diterima menjadi menyimpang dan mengurangi
tingkat kejelasan. Dalam arti lain
atenuasi adalah melemahnya sinyal yang diakibatkan oleh adanya jarak yang
semakin jauh yang harus ditempuh oleh suatu sinyal mdan juga oleh karena makin
tingginya frekuensi sinyalo mengalami berbagai perlakuan dari medium (kanal)
yang dilaluinya. Ada satu mekanisme dimana sinyal yang melewati suatu medium
mengalami pelemahan energi yang selanjutnya yang diokenal dengan atenuasi
(Pelemahan atau redaman) sinyal. Atenuasi disebabkan oleh 3 faktor, yaitu
Absorpsi, Hamburan (scattering) dan Mikro-beding.
Atenuasi terjadi sebelum pantulan
(refleksi) dari gelombang suara. Medium seperti jaringan (tissue) akan
menurunkan amplitudo dan intensitas ketika suara menembusnya. Reduksi amplitudo
dan intensitas gelombang dalam perjalanan melewati medium disebut atenuasi.
Adapun satuan dari atenuasi adalah decibels (dB). Sedangkan koefisien atenuasi
adalah atenuasi yang terjadi persatuan panjang gelombang yang satuannya
decibels per centimeter (dB/cm).
Attenuation (dB) =
attenuation coefficient (dB/cm) x path length (2)
Ketika gelombang suara melewati
suatu medium, intensitasnya semakin berkurang dengan bertambah kedalaman. Hal
yang menyebabkan pelemahan gelombang adalah proses refraksi, hamburan, dan
absorbsi. Absorbsi adalahpenyerapan energi suara oleh medium dan diubahnya
menjadi energi bentuk lain.Hal ini menyebabkan pulsa ultrasonik yang bergerak
melewati suatu zat akanmengalami kehilangan energi. Besarnya energi yang
diabsorbsi sebanding dengan koefisien pelemahandan tebalnya medium yang
dilalui. Setiap medium memiliki koefisien pelemahanyang berbeda-beda. Semakin
kecil koefisien pelemahan maka semakin baik medium itu sebagai media
penghantar. Penyerapan energi gelombang ultrasonik akan mengakibatkan
berkurangnya amplitudo gelombang ultrasonik.
Sumber :
Masih ada yg lain?
BalasHapus