Minggu, 06 Januari 2013

AKUSTIK KELAUTAN
Akustik laut adalah Ilmu yang mempelajari tentang suara beserta penyebabnya. Dalam dunia perikanan dan kelautan, ilmu akustik digunakan untuk meneliti atau mengamati wilayah di bawah air (Underwater Acoustic) antara lain digunakan untuk mempelajari proses perambatan suara pada medium air, penelitian sifat-sifat akustik dan benda-benda yang terdapat pada suatu perairan, komunikasi dan penentuan posisi di kolom perairan. pengamatan wilyah di bawah air ini sering disebut dengan teknologi hydroakustik.

Konsep Dasar Akustik
1.    Laut begitu luas dan dalam (dinamis).
2.    Manusia belum pernah ke laut terdalam.
3.    Dibutuhkan alat dan metode untuk melakukan pendeskripsian kolom dan dasar laut.
4.    Metode yang paling baik adalah akustik.
5.    Hidroakustik gelombang suara dipancarkan melalui sebuah alat yang menghasilkan energi suara (transduser) pada kolom perairan atau dasar perairan.
6.    Hal ini dapat mengubah energi elektrik menjadi energi mekanik.
7.    Kecepatan energi suara di perairan mencapai 1500 m/s.
8.    Metode akustik merupakan proses-proses pendeteksian target dilaut dengan mempertimbangkan proses-proses perambatan suara.
9.    Keunggulan metode akustik mempunyai keunggulan komparatif yakni berkecepatan tinggi.

Di dalam bidang akustik kelautan, terdpat beberapa pengertian yang harus dipahami. Berikut merupakan beberapa pengertian:

1. Target Strength
Urick (1983) mengemukakan bahwa target strength adalah echo yang kembali dari target di bawah air. Target strength didefinisikan dengan 10 kali logaritma berbasis 10 dari rasio intensitas suara target pada jarak 1 yard (dikonversi menjadi 1 m) yang kembali dari pusat akustik dalam beberapa arah dengan intensitas dari sumber. Target strength dirumuskan sebagai berikut:
                          TS= 10 Log (Ir/Ii)
Urick (1983) juga menyebutkan target strength dengan istilah scattering strength. Scattering strength didefinisikan sebagai logaritma basis 10 dari rasio antara intensitas suara yang terukur pada 1 yd3 di dalam laut atau yd2 dari permukaan dengan intensitas suara pusat.
2. Scattering volume
Pengertian dari Scattering volume mirip dengan Target strength dimana Target strength untuk ikan tunggal sedangkan Scattering volume untuk kelompok ikan. Volume backscattering coefficient (sv) adalah ukuran yang menghitung biomassa di kolom perairan saat target individu tidak dapat diketahui. Formulanya adalah sebagai berikut:
SV = Ssbs/V0
sbs merupakan jumlah dari semua target yang dihasilkan oleh echo dari V0 (volume sampel). Volume backscattering strength (sV) dirumuskan menjadi SV=10 log(sV) dengan satuan dB re 1 m-1.
3. Kecepatan Suara
Kecepatan suara bergantung pada suhu, salinitas, tekanan, musim dan lokasi
·         Suhu
Suhu udara yang lebih panas atau lebih dingin mempengaruhi kecepatan bunyi di udara. Pada prinsipnya semakin tinggi suhu suatu medium , maka semakin cepat rambat bunyi dalam medium tersebut. Dikarena makin tinggi suhu, maka semakin cepat getaran partikel-partikel dalam medium tersebut. Akibatnya, proses perpindahan getaran makin cepat .
Di laut sendiri, pada lapisan Mix Layer, pengaruh suhu sangat besar karena pada lapisan ini pengaruh dari sinar matahari terhadap suhu permukaan sangat besar sehingga mengakibatkan suhu di Mix Layer tinggi. Pada lapisan Termoklin pun suhu masih sangat berpengaruh, hal tersebut dikarenakan adanya perubahan suhu yang
sangat mencolok. Akan tetapi pada lapisan Deep Layer suhu tidak begitu mempengarui karena perubahan suhu yang tidak mencolok.
·         Salinitas
Cepat rambat bunyi terhadap salinitas seharusnya berkurang seiring kenaikan salinitas karena meningkatnya densitas. Akan tetapi kenaikan salinitas meningkatkan modulus axial (larutan menjadi kurang kompres), sehingga tiap kenaika salinitas akan meningkatkan cepat rambat bunyi.
·         Tekanan
Makin rapat medium umumnya semakin besar cepat rambat bunyi dalam medium tersebut . Penyebabnya adalah makin rapat medium maka makin kuat gaya kohesi antar-partikel . akibatnya pengaruh suatu bagian medium kepada bagian yg lain akan mengikuti getaran tersebut dengan segera . akibatnya perpindahan getaran terjadi sangat cepat .
Untuk menghitung kecepatan suara didalam air dapat menggunakan persamaan berikut :
C = 1449.2+4.6T-0.055T2+0.00029T3+(1.34-0.01T)(S-35)+0.016Z
Keterangan : C :Kecepatan Suara
                      T : Suhu
                      S : Salinitas
                      Z : Kedalaman
Kecepatan rambat suara bergantung pada kompressibilitas dan densitas, didalam laut kecepatan suara dan kedalaman bergantung pada suhu, salinitas dan tekanan. Bila suhu bertambah maka kedalaman berkurang dan akibatnya kecepatan suara bertambah. Makin tinggi suhu makin cepat perambatan suara.
4. Lapisan SOFAR
Lapisan dimana terjadinya akumulasi suhu dan kedalaman disebut lapisan SOFAR (Sound Fixing and Ranging). Lapisan ini juga merupakan lapisan dimana kecepatan suara menjadi sangat lambat sehingga disebut juga lapisan C minimum, dimana C adalah kecepatan suara. Gelombang suara yang  merambat dalam jarak yang cukup besar di perairan laut akan terperangkap dalam lapisan SOFAR ini.
5. Absorpsi
Absorpsi merupakan fenomena akustik saat gelombang suara mengenai suatu material dan material  tersebut  mengurangi (menyerap) sebagian atau  seluruh  energi  gelombang  suara  yang  membenturnya.  Dalam fenomena absorpsi dikenal  istilah  faktor  absorpsi,  yaitu  perbandingan energi  yang diserap  material  ”absorber”  dari  gelombang suara yang membenturnya  dengan  energi  pada  gelombang  suara  saat  sebelum membentur absorber. Jadi,  semakin  besar  faktor  absorpsi  suatu  material,  semakin  banyak energi  yang  diserap  oleh  material  tersebut  saat  gelombang  suara membenturnya.  Demikian  sebaliknya,  semakin  kecil  faktor  absorpsi, semakin  kecil  energi  gelombang  suara  yang  terserap  oleh  material tersebut.

ALAT-ALAT METODE AKUSTIK KELAUTAN
1.    CTD (Conductivity, Temperature, Depth)

Gambar. CTD
(sumber : http// soest.hawaii.edu)
CTD adalah alat yang digunakan dalam sampling oseanografi untuk mengukur salinitas air laut, suhu serta kedalaman air laut pada tempat dan kedalaman yang diinginkan. Secara umum, sistem CTD terdiri dari unit masukan data, sistem pengolahan, dan unit luaran. CTD digunakan untuk mengukur karakteristik air seperti suhu, salinitas, tekanan, kedalaman, dan densitas. Unit pengolah terdiri dari sebuah unit pengontrol CTDS (CTD Sensor) dan komputer yang dilengkapi perangkat lunak. Unit pengontrol berfungsi sebagai pengolah sinyal CTD, penampil hasil pengukuran serta pengubah sinyal analog ke digital. CTD mengontrol setiap kegiatan akusisi dan pengambilan sampel serta kalibrasi. Setiap penekanan tombol fungsi sesuai pada menu, maka printer akan mencetak posisi, kedalaman, salinitas, konduktifitas dan temperatur sehingga kronologis kegiatan pengoprasian CTD dapat terekam. Sensor adalah sebuah piranti yang mengubah fenomena fisika menjadi sinyal elektrik. CTD memiliki tiga sensor utama, yakni sensor tekanan, sensor temperatur, dan sensor untuk mengetahui daya hantar listrik air laut (konduktivitas).

2.    ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)

Gambar. ADCP
(sumber : http//en.wikipedia.org)
ADCP dibuat pertama kali oleh RDI/Fran Rowe dan Kent Deines tahun 1981. Prinsip kerja ADCP berdasarkan perkiraan kecepatan baik secara horizontal maupun vertikal menggunakan efek Doppler untuk menghitung kecepatan radial relatif, antara instrumen (alat) dan hamburan di laut. Tiga beam akustik yang berbeda arah adalah syarat minimal untuk menghitung tiga komponen kecepatan. Beam ke empat menambah pemborosan energi dan perhitungan yang error. ADCP mentransmisikan ping, dari tiap elemen transducer secara kasar sekali tiap detik. Echo yang tiba kembali ke instrumen tersebut melebihi dari periode tambahan, dengan echo dari perairan dangkal tiba lebih dulu daripada echo yang berasal dari kisaran yang lebih lebar. Profil dasar laut dihasilkan dari kisaran yang didapat. Pada akhirnya, kecepatan relatif, dan parameter lainnya dikumpulkan diatas kapal menggunakan Data Acquisition System (DAS) yang juga secara optional merekam informasi navigasi, yang diproduksi oleh GPS. ADCP berfungsi untuk mengukur arus, plankton, dan lain-lain.

Sumber :
http://www.kuliahkelautan.com/2012/10/ilmu-kelautan-sejarah-ilmu-akustik.html

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar