PENGUKURAN GETARAN DAN SUARA

PENGUKURAN GETARAN DAN SUARA
ISI:
•PENDAHULUAN GETARAN
•MENGUKUR GETARAN
•ACCELEROMETER
•KALIBRASI
•PENGUKURAN AKUSTIK
•TEKANAN SUARA DAN TINGKAT TEKANAN SUARA
•ALAT PENGUKUR SUARA
•METODE KALIBRASI
WHAT IS VIBRATION?
Getaran : gerak bolak-balik terhadap suatu posisi referensi
Banyaknya siklus gerak bolak-balik yang terjadi pada satu satuan waktu
disebut frekuensi (diukur dalam siklus/sekon atau Hertz (Hz))
Sumber getaran
•Ketidak seimbangan pada mesin
•Gelinding dan hubungan langsung antara dua
elemen mekanik
•Rock drill
•Concrete compactor
•etc
GERAK BOLAK-BALIK
KOMPONEN TUNGGAL PADA FREKUENSI
TUNGGAL
BEBERAPA KOMPONEN PADA BEBERAPA
FREKUENSI SECARA SIMULTAN
Sulit untuk melihat komponen2 frekuensi
dengan grafik amplitudo-waktu
Getaran biasanya terdiri dari
Banyak frekuensi secara simultan
Komponen2 frekuensi dapat ditunjukkan
dengan memplot grafik amplitudofrekuensi (analisis frekuensi)
Grafik ini disebut spektrograf
frekuensi
ISI:
•PENDAHULUAN GETARAN
•MENGUKUR GETARAN
•ACCELEROMETER
•KALIBRASI
•PENGUKURAN AKUSTIK
•TEKANAN SUARA DAN TINGKAT TEKANAN SUARA
•ALAT PENGUKUR SUARA
•METODE KALIBRASI
PARAMETER2 GETARAN
PERPINDAHAN, KECEPATAN ATAU PERCEPATAN?
Lebih baik memilih parameter yang akan memberikan spektrum yg paling
datar untuk dapat memanfaatkaan rentang dinamik getaran tsb
(perpedaan antara nilai terkecil dan terbesar yg dapat diukur oleh instrumen)
Pengukuran percepatan biasanya dilakukan karena cenderung ke arah
komponen getaran frekuensi tinggi dan cenderung digunakan di mana
frekuensi yang akan diamati mencakup frekuensi tinggi (alat ini disebut
accelerometer
SEISMIC TRANSDUCER MODEL
F(t)
m &y& + C ( y& − x& ) + k ( x − y ) = F ( t )
Seismic mass m
k/2
C
y(t)
k/2
Base mb
x(t)
Fb
Persamaan diferensial gerak menjadi
FBD of m
For y>x
and y& >
Jika sensor diletakkan antara landasan
dan massa seismik serta perpindahan relatif
diukur maka
z = y−x
z& = y& − x&
&z& = &y& − &x&
m&z& + Cz& + kz = F (t ) − m&x&
F(t)
x&
y(t)
k/2(y-x)
k/2(y-x)
c( y& − x& )
karenaz , z& and &z& dapat diukur maka
percepatan &x& dari landasan dpt ditentukan
m&z& + Cz& + kz = F (t ) − m&x&
Jika F(t)=0 maka x dpt diasumsikan sbg fungsi x=X sin ωt
maka
m&z& + Cz& + kz = mω 2 X sin ωt
dari sini:
Z
=
X
r2
(1 − r ) + (2ζr )
2 2
r=
ω
ωn
ζ =
C
Cc
2
VIBROMETER atau SEISMOMETER
Adalah instrumen dengan frekuensi pribadi rendah
ω>>>>ωn
Y
r>>>>1, r sangat besar
Z/X ≈ 1 , terutama jika r>3
Z/X ≈ 1 , tidak tergantung ζ
X
Z=X
Z=Y-X
Y=0 Y
Z=X
Perpindahan relatif massa seismik=perpindahan landasan
Z/X
Z/X
X
ISI:
•PENDAHULUAN GETARAN
•MENGUKUR GETARAN
•ACCELEROMETER
•KALIBRASI
•PENGUKURAN AKUSTIK
•TEKANAN SUARA DAN TINGKAT TEKANAN SUARA
•ALAT PENGUKUR SUARA
•METODE KALIBRASI
X
X
ACCELEROMETER
Adalah instrumen dengan frekuensi pribadi tinggi, jika frekuensi pribadi
instrumennya tinggi dibanding getaran yg akan diukur maka instrumen
tersebut menunjukkan nilai percepatan
ω<<<< ωn
r<<<< 1
faktor (1 − r 2 )2 + (2ζr )2
Z
(ω/ωn)2 .X
menuju satu
(1/ωn)2ω2.X
Maka Z proporsional terhadap percepatan dari benda yg bergetar
agar orde r <<<<<1, ωn harus sangat besar, maka K harus sangat besar
dan m harus sangat kecil. Maka instrumen tsb memerlukan massa yg kecil
dan pegas dengan kekakuan besar. Maka instrumen tsb bisa sangat kecil
dalam bentuknya (kompak). Karena ukurannya yg kecil serta sensifitias yg tinggi
accelerometer lebih banyak digunakan dalam pengukuran getaran. Percepatan
yang diukur dapat diintegrasikan sekali atau dua kali untuk memperoleh kecepatan
dan perpindahan dengan rangkaian elektronik (amplifier)
Ilustrasi
PIEZOELECTRIC ACCELEROMETER
BASIC VIBRATION MEASUREMENT SYSTEM
ISI:
•PENDAHULUAN GETARAN
•MENGUKUR GETARAN
•ACCELEROMETER
•KALIBRASI
•PENGUKURAN AKUSTIK
•TEKANAN SUARA DAN TINGKAT TEKANAN SUARA
•ALAT PENGUKUR SUARA
•METODE KALIBRASI
KALIBRASI ACCELEROMETER
KALIBRASI STATIK
+ OR – 1 g TURNOVER METHOD
dengan memutar sumbu sensitif dari suatu posisi vertikal 1800 ke posisi
vertikal lain (harus menunjukkan percepatan + atau – 1g)
CENTRIFUGE METHOD
menggunakan (meja berputar) percepatan ke arah pusat rotasi adalah
a=r(2πf)2 di mana f adalah kecepatan putaran meja (rpm)
PERIODIC CALIBRATION
dpt menggunakan kalibrator
periodik yang akan bergetar
dengan tepat pada percepatan
10 m/s2
ISI:
•PENDAHULUAN GETARAN
•MENGUKUR GETARAN
•ACCELEROMETER
•KALIBRASI
•PENGUKURAN AKUSTIK
•TEKANAN SUARA DAN TINGKAT TEKANAN SUARA
•ALAT PENGUKUR SUARA
•METODE KALIBRASI
ACCOUSTICAL MEASUREMENT
Juga terdapat suara yg tidak
Diinginkan yg disebut noise
(kebisingan)
Suara juga dapat merusak dan
menghancurkan
Ex: suara supersonik dpt
Memecahkan kaca jendela
Suara didefinisikan sebagai setiap variasi tekanan dalam rentang yang
dapat dideteksi oleh telinga dari suara terlemah ke tingkat suara yg dpt
merusak pendengaran
Studi dari suara disebut akustik dan mencakup semua bidang produksi
suara, perambatan suara dan penerimaan suara, baik dibuat dan diterima
oleh manusia maupun oleh mesin dan instrumen pengukuran
PRESSURE vs POWER
BASIC PARAMETER OF SOUND
ISI:
•PENDAHULUAN GETARAN
•MENGUKUR GETARAN
•ACCELEROMETER
•KALIBRASI
•PENGUKURAN AKUSTIK
•TEKANAN SUARA DAN TINGKAT TEKANAN SUARA
•ALAT PENGUKUR SUARA
•METODE KALIBRASI
TEKANAN SUARA
Suara akan menyebabkan variasi tekanan pada udara sekitarnya
Variasi tekanan akustik akan menimpa tekanan udara statik yg bernilai
105 Pascal
RANGE OF SOUND PRESSURE
Dibanding tekanan udara statik
Variasi tekanan suara yg dpt didengar
Sangat kecil berkisar antara 20 µPa
(10-6 Pa) hingga 100 Pa. 20 µPa adalah
suara terlemah yang dapat didengar oleh
rata-rata manusia dan disebut ambang
batas pendengaran
Tekanan suara sebesar 100 Pa sangat
keras dan menyebakan sakit maka
disebut ambang batas kesakitan
Rasio antara dua nilai ini adalah satu
juta banding 1. jika digunakan skala
linier maka pengukuran tekanan suara
akan menghasilkan nilai yang sangat besar
maka digunakan rasio logaritmik yang
lebih praktis dengan satuan desibel (dB)
RANGE OF SOUND PRESSURE
0 dB : ambang batas pendengaran
130 dB : ambang batas kesakitan
Konversi tekanan suara ke tingkat tekanan suara dB (decibel)
Persepsi dari dB
Diagram konversi Pascal ke dB
Konversi ke dB dengan tabel
ISI:
•PENDAHULUAN GETARAN
•MENGUKUR GETARAN
•ACCELEROMETER
•KALIBRASI
•PENGUKURAN AKUSTIK
•TEKANAN SUARA DAN TINGKAT TEKANAN SUARA
•ALAT PENGUKUR SUARA
•METODE KALIBRASI
SOUND LEVEL METER
ISI:
•PENDAHULUAN GETARAN
•MENGUKUR GETARAN
•ACCELEROMETER
•KALIBRASI
•PENGUKURAN AKUSTIK
•TEKANAN SUARA DAN TINGKAT TEKANAN SUARA
•ALAT PENGUKUR SUARA
•METODE KALIBRASI
Akhir kuliah