Resume Tugas Akustik

Target Strength (TS) adalah kekuatan pantulan echo (gema), atau ukuran decibel intensitas suara yang dikembalikan oleh target, diukur pada jarak satu meter dari pusat akustik, relatif terhadap intensitas suara yang mengenai target (Coates, 1990).  Sedangkan menurut Johannesson dan Mitson, 1983 menyatakan bahwa Target Strength (TS) merupakankekuatan dari suatu target untuk memantulkan suara dan memiliki hubungan yang erat dengan ukuran ikan, dimana terdapat suatu kecenderungan semakin besar ukuran ikan maka semakin besar TS yang didapat.

Target Strength didefinisikan juga sebagai sepuluh kali nilai logaritma dari intensitas yang mengenai ikan (I_i) (Johannesson dan Mitson, 1983). Berikut ini adalah formulasi dari TS

TS    =    10log(I_r/ I_i) _{....................................................} (1)

TS_i    =    intensitas Target strength

I_r       =    Intensitas suara yang dipantulkan yang diukur pada jarak 1 meter dari target

I_i        =    Intensitas suara yang mengenai lkan dan berdasarkan energy, target Strength diformulasikan sebagai berikut :

TS_e = 10log(E_r/ E_i) _{....................................................} (2)

TS_i    =    Energi Target strength

I_r       =    Energi suara yang dipantulkan yang diukur pada jarak 1 meter dari target

I_i        =    Energi suara yang mengenai lkan

Menurut McLennan dan Simmonds (1992), TS merupakan scattering cros section dari target yang mengembalikan sinyal dan dinyatakan dalam bentuk persamaan  :

TS_e   =    10log(σ/ 4Π) _{...............................................}(3)

Volume Scatter 

-Backscattering Strength adalah rasio antara intensitas yang direflesikan oleh suatu kelompok single target yang diukur dari target. 

-Scattering Volume (SV) adalah rasio antara intensitas suara yang direflesikan oleh suatu group single target yang berada pada suatu volume air tertentu (1 m3).

SV = 10 log ρv + 10 log (Ir/Ii)

Refraksi

Istilah ini merujuk kepada fenomena dimana gelombang yang melintasi dua medium dengan densitas yang berbeda berubah arah saat melintas. Tingkah laku ini bisa dijelaskan dengan mudah ketika mengingat kecepatan suara pada medium dengan densitas yang berbeda. Kita sekarang tahu suara merambat lebih cepat dalam medium lebih padat. Sebagai contoh suatu gelombang mengenai dinding yang terlihat dalam gambar:

Gambar 1.23 Refraksi

Dinding memiliki kepadatan lebih tinggi daripada udara sehingga gelombang yang mulai mempenetrasi dinding bergerak lebih cepat daripada yang diluar dinding. Ketika gelombang memasuki dinding, gelombang yang sama memiliki bagian yang lebih cepat (bagian yang sudah ada dalam dinding) dan bagian yang lebih lambat (yang masih berada di luar dinding). Ketika semua gelombang telah memasuki dinding sepenuhnya, arah perambatannya mengalami perubahan sudut. Keluar dari dinding, fenomena yang sama terjadi tetapi secara terbalik, dan gelombang kembali ke arah originalnya.

Sekarang kita melihat bagaimana fenomena ini menjadi relevan dalam konser udara terbuka dimana kondisi berubah sepanjang hari, sehingga memodifikasi difusi suara di udara lingkungan.

Gambar 1.24 Refraksi udara terbuka

Di pagi hari lapisan atas (udara dingin) memiliki densitas lebih besar dibandingkan lapisan bawah (udara hangat) sehingga suara cenderung bergerak ke atas seperti ditunjukkan gambar (gambar pertama). Di sore hari situasi sebaliknya terjadi dan lapisan lebih padat (udara dingin) menjadi inferior. Hal ini menyebabkan udara bergerak ke bawah sebagaimana ditunjukkan gambar (gambar kedua). Hal ini harus dipertimbangkan dengan hati-hati ketika mengorganisir suatu konser udara terbuka karena proses pemasangan yang lama terjadi berjam-jam sebelum konser dimulai sehingga kondisi atmosferik telah berubah ketika dimulai.

SHADOW ZONE

Sebuah zona bayangan seismik merupakan wilayah permukaan bumi dimanaseismograf tidak dapat mendeteksi gempa setelah gelombang seismik telah melewati Bumi. Ketika gempa terjadi, gelombang seismik memancar keluar berbentuk sebuah bola dari gempa fokus . Gelombang seismik primer yang dibiaskan oleh inti luar bumi dan tidak terdeteksi antara 104 ° dan 140 ° (antara sekitar 11.570 dan 15.570 km atau 7.190 dan 9,670 mil) dari pusat gempa .  Gelombang seismik sekunder tidak dapat melewati inti luar dan tidak terdeteksi lebih dari 104 ° (sekitar 11.570 km atau 7.190 mil) dari pusat gempa .

Alasan untuk ini adalah bahwa kecepatan untuk P-gelombang dan S-gelombang diatur oleh kedua sifat yang berbeda dalam materi yang mereka perjalanan melalui dan hubungan matematika yang berbeda yang mereka berbagi dalam setiap kasus. Ketiga sifat adalah: inkompresibilitas (), kerapatan () Dan kekakuan (). P-kecepatan gelombang adalah sama dengan  sedangkan S-kecepatan gelombang adalah sama  dengan dan sebagainya S-kecepatan gelombang sepenuhnya tergantung pada kekakuan bahan. Bagaimanapun, cairan memiliki kekakuan nol, maka selalu membuat nol S-kecepatan gelombang keseluruhan dan dengan demikian S-gelombang kehilangan kecepatan semua ketika bepergian melalui cairan.

Alat-alat yang digunakan dalam survey Akustik:

a.   Multi-bottle Water Sampler with CTD 

Gambar 2. Multi-bottle Water Sampler dengan CTD

Multi-bottle Water Sampler ini digunakan untuk mengambil samper air pada beberapa kedalaman tertentu. Alat ini dapat digunakan hingga kedalaman 1000 meter. Rangka yang berwarna putih pada Gambar 2 diatas biasa disebut rossete. Karena alat ini hanya dapat mengambil sampel saja, alat ini biasanya digunakan bersamaan dengan CTD. Selain untuk memperoleh data, CTD juga digunakan untuk mengontrol Water Sampler. Rencana penurunan telah diprogram melalui laptop atau komputer dengan software yang telah disediakan. Bagian atas dan bawah botol dibuka sebelum diturunkan. Pada saat mencapai kedalaman yang telah diprogram, tutup botol akan menutup secara otomatis. Kekurangan dari Water Sampler ini mungkin hanya penggunaan yang harus bersamaan dengan CTD. Selain itu alat ini adalah alat yang sangat efisien, dapat memperoleh banyak sampel air pada beberapa kedalaman yang telah diprogram dalam software. 

CTD, dari namanya yang merupakan akronim dari Conductivity, Temperature, and Depth ini merupakan alat yang dapat merekam data pada kedalaman air laut. Dapat dilihat pada Gambar 2, CTD diletakkan di bagian bawah Water Sampler. Data yang dapat direkam yaitu kedalaman, kedalaman saat pengambilan sampel, suhu, konduktivitas, klorofil, dan turbiditi. CTD ini dapat digunakan bersamaan dengan Water Sampler. CTD diturunkan bersamaan dengan Water Sampler dan secara otomatis akan merekam data. Hasil rekaman dari CTD ini akan keluar berupa data digital di komputer ataupun laptop. Data yang dihasilkan dari CTD ini didapatkan dengan resolusi tinggi dengan interval waktu dan kedalaman yang cukup singkat. Data yang dihasilkan pun aktual dan ilmuan dapat meneliti relasi pada parameter-parameter tersebut. Kekurangan dari kedua alat ini yaitu biaya yang besar dan juga memakan waktu cukup lama.

b. ADCP 

Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP atau ADP) adalah current meter hydroacoustic mirip dengan sonar, digunakan untuk mengukur kecepatan arus air selama rentang kedalaman  dengan menggunakan efek Doppler dari gelombang suara yang tersebar kembali dari partikel dalam kolom air. Frekuensi kerja berkisar dari 38 kHz ke beberapa megahertz. ADCP terdiri dari osilator piezoelektrik untuk mengirim dan menerima sinyal suara.

Distribusi Kecepatan Suara terhadap Kedalaman di laut

Gambar 1. Profil Suhu dan Kecepatan Suara Terhadap Kedalaman

Sumber: http://irwankl3.blogspot.com/2011/03/definisi-suara-secara-umum.html

Keterangan :

a.       Zona 1 à Di lapisan homogen (mixed layer) walaupun suhunya konstan, kecepatan suara bertambah terhadap kedalaman karena pengaruh pertambahan tekanan.

b.      Zona 2 à Di lapisan thermocline penurunan suhu yang cepat lebih mendominasi pertambahan tekanan sehingga kecepatan suara berkurang terhadap kedalaman.

c.     Zona 3 à Di lapisan dalam (deep layer) efek penambahan tekanan kembali mendominasi penurunan suhu sehingga kecepatan suara bertambah terhadap kedalaman.

Di bawah lapisan thermocline, terdapat lapisan di mana C adalah minimum, lapisan C minimum ini terbentuk karena di lapisan thermocline terjadi pengurangan C, sementara di bawah lapisan thermocline terjadi penambahan C. 

Bunyi mempunyai cepat rambat yang terbatas. Bunyi memerlukan waktu untuk berpindah. Cepat rambat bunyi sebenarnya tidak terlampau besar. Cepat rambat bunyi jauh lebih kecil dibandingkan dengan cepat rambat cahaya. Karena bunyi termasuk gelombang, cepat rambat bunyi juga memenuhi persamaan cepat rambat gelombang. Jika bunyi menempuh jarak (s) selama selang waktu (t) maka akan memenuhi hubungan:

V = s/t

s = jarak tempuh (m)

t = waktu ( s )

v = cepat rambat bunyi (m/s)

Satu periode gelombang menempuh jarak sejauh satu panjang gelombang. Maka jika t= T, maka s=λ . Maka bentuk lain ungkapan cepat rambat gelombang adalah V=λ/T oleh karena f = 1/T ,maka:

V = λf

λ = panjang gelombang bunyi (m)

T = periode gelombang bunyi (s)

F = ferkuensi gelombang bunyi (Hz)

Kecepatan suara dapat dihitung menggunakan rumus :

C = 1449,2 + 4,6T - 0,055T² + 0,00029T³ + (1,34 - 0,010T)(S-35) - 0,016Zdengan : C = Kecepatan suara (m/s)               T = Suhu (°C)               S = Salinitas (psu)               Z = Kedalaman (m)