Kelompok IV Instrumentasi I
advertisement
SOUND MEASUREMENT (PENGUKURAN SUARA) Oleh: Kelompok IV Desi Fujianti Esti Febriani Eko Syarif Hidayat Yudi Kuntoro Rizka Yulia S D Kelompok IV Instrumentasi I 1 Pendahuluan Suara: Gangguan berupa energi mekanik yang melalui bahan sebagai gelombang Karakteristik suara: seperti sifat umum gelombang - Frekwensi - Panjang gelombang - Periode - Amplitudo Kelompok IV - Laju - Arah dsb Instrumentasi I 2 Pendahuluan Kegunaan suara: - Komunikasi - Informasi dari sifat lingkungan sekeliling Contoh: Kapal & kapal selam menggunakan sonar Buaya & aligator menggunakan frekwensi rendah Frekwensi audio: 20 Hz – 20 kHz Kelompok IV Instrumentasi I 3 Pendahuluan LAJU SUARA bergantung pada medium yang dilewati gelombang, yatiu modulus elastik dan densitasnya Ex: Udara di permukaan air laut (200 C) laju suara 1238,3 km/jam Air (200 C), laju suara 5335,1 km/jam Baja, laju suara 21446 km/jam Kelompok IV Instrumentasi I 4 Pendahuluan TEKANAN SUARA yaitu simpangan dari tekanan udara sekeliling yang disebabkan oleh gelombang suara. Alat ukur: mikrofon pada udara hidrofon pada air Satuan dalam SI = Pa (Pascal) Rumus: F P A Kelompok IV Instrumentasi I 5 Pendahuluan TINGKAT TEKANAN SUARA disebut juga Tingkat Kebisingan (SPL) yaitu pengukuran logaritmik dari rata-rata akat kuadrat (RMS) tekanan suara dari suara relatf terhadap nilai referensi Referensi tekanan suara dalam udara yang paling umum digunakan adalah p0 = 20 µPa (rms). Sedangkan tekanan suara referensi di bawah permukaan air adalah p0 = 1 µPa (rms). Kelompok IV Instrumentasi I 6 Pendahuluan Rumus SPL: 2 p rms p rms dB L p 10 log 10 2 20 log 10 p0 p0 Satuan dalam SI = dB (desibel) Kelompok IV Instrumentasi I 7 Pendahuluan PENGUKURAN TINGKAT TEKANAN SUARA Pengukuran tingkat tekanan suara dalam decibels, dimana 0 dB adalah ambang batas pendengaran. Cat: 1 Pa = 94 dB Kelompok IV Instrumentasi I 8 Pendahuluan Tekanan suara p dalam N/m² atau Pa adalah: J p Zv v JZ di mana Z = impedansi akustik, impedansi suara, atau impedansi karakteristik, dalam Pa·s/m V = kecepatan partikel dalam m/s J = intensitas akustik atau intensitas suara, dalam W/m2 Kelompok IV Instrumentasi I 9 Pendahuluan Tekanan suara p berhubungan dengan perpindahan partikel (atau amplitudo partikel) ξ, pada m, dengan v v p p 2f Z 2fZ Tekanan suara p adalah Pac Z aZ p c Z 2fZ c E A Kelompok IV Instrumentasi I 10 Pendahuluan Keterangan: Kelompok IV Simbol Satuan SI Keterangan p pascals tekanan suara f hertz frekuensi ρ kg/m³ kerapatan udara c m/s kecepatan suara v m/s kecepatan partikel Ω=2·π·f radians/s frekuensi angular ξ meters Perpindahan partikel Z=c•ρ N·s/m³ impedansi akustik a m/s² percepatan partikel J W/m² intensitas suara E W·s/m³ kerapatan energi suara Pac watts daya suara atau daya akustik A m² luas area Instrumentasi I 11 Pendahuluan Contoh tekanan suara dan tingkat kebisingan Sumber suara Letusan Krakatau pada jarak 100 mil (160 km) dari udara Tekanan suara Tingkat kebisingan pascal dB SPL 20,000 180 5,000 168 Mesin Jet pada jarak 30 m 630 150 Ambang batas kesakitan 100 130 20 sekitar 120 6 – 200 110 – 140 2 sekitar 100 6×10−1 sekitar 85 Jalan utama pada jarak 10 m 2×10−1 – 6×10−1 80 – 90 Pembicaraan biasa pada jarak 1 m 2×10−3 – 2×10−2 40 – 60 Ruangan yang sangat tenang 2×10−4 – 6×10−4 20 – 30 6×10−5 10 M1 Garand diledakkan pada jarak 1 m Kerusakan pendengaran (due to short-term exposure) Jet pada jarak 100 m Martil Jack pada jarak 1 m Kerusakan pendengaran (due to long-term exposure) Gemerisik dedaunan, Nafas tenang Kelompok IV Instrumentasi I 12 Sound Level Meter (SML) SOUND LEVEL METER yaitu instrumen yang didesain untuk merespon suara (spt pendengaran manusia) yang memberikan pengukuran tingkat suara yang obyektif Bagian-bagian SML secara umum adalah: - Mikrofon - Bagian Pengolah - Read out unit Kelompok IV Instrumentasi I 13 Sound Level Meter (SML) Gambar diagram skematik dari sound level meter Kelompok IV Instrumentasi I 14 Mikrofon MIKROFON mikrofon hanya mengubah gelombang suara menjadi sinyal audio elektrik Jenis-jenis mikrofon: - Mikrofon karbon - Mikrofon Dinamik - Mikrofon Kodenser dll Kelompok IV Instrumentasi I 15 Mikrofon Kelompok IV Instrumentasi I 16 Mikrofon Mikrofon Karbon adalah sebuah komponen sederhana yang berisi butiran karbon yang diletakan diantara 2 pelat yang diberikan tegangan kontan sehingga arus mengalir pada karbon. Masuknya gelombang suara akan mengakibatkan variasi tegangan pada karbon. Perubahan tekanan menyebabkan area kontak antar masing-masing butiran karbon berubah, dan akan menyebabkan perubahan resistansi. Perubahan resistansi akan menyebabkan perubahan perubahan arus Kelompok IV Instrumentasi I 17 Mikrofon Mikrofon Dinamik Pada prinsipnya sama seperti pada loud speaker hanya prosesnya terbalik Lilitan induksi yang dapat bergerak dan ditempelkan pada diafragma, diletakkan pada medan magnet tetap Saat gelombang suara masuk melewati lubang suara, maka diafragma bergetar. Ketika diafragma bergetar, lilitan bergerak dalam medan magnet, sehingg menghasilkan variasi arus dalam lilitan, melalui proses induksi elektromagnet. Kelompok IV Instrumentasi I 18 Mikrofon Mikrofon kondenser dikenal juga dengan mikrofon kapasitor. Pada mikrofon kodenser, diafragma berperan sebagai pelat kapasitor dan getaran akan menghasilkan perubahan jarak antara 2 pelat Plat diberi muatan tetap (Q). Tegangan (V) antara 2 plat kapasitor berubah terhadap parubahan jarak 2 pelat ini, berdasarkan pers kapasitasi (C): Q=C.V Kelompok IV Instrumentasi I 19 Processing section BAGIAN PENGOLAHAN Bagian pengolahan terdiri dari: - Weighting Network - Filter - Root Mean Square (RMS) detector Kelompok IV Instrumentasi I 20 Processing section Weighting Network Sinyal melewati “weighting network” dan dihasilkan perbedaan ketika mengtakan “A” “B” “C” dst Filter Rentang frekwensi suara dari 20 Hz – 20 kHz dibagi ke dalam beberapa section/band yang berarti filter elektronik akan menolak sinyal diluar band tersebut. RMS Detector Sinyal melewati RMS detector untuk menghasilkan RMS nilai Kelompok IV Instrumentasi I 21 Read out unit READ OUT UNIT Read out unit menampilkan tingkat suara dalam dB, atau yang lain Kelompok IV Instrumentasi I 22 Penutup SEKIAN & TERIMA KASIH Kelompok IV Instrumentasi I 23
