Selasa, 09 Oktober 2012

AKUSTIK LAUT


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

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 :


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 :

1 komentar: