MENGENAL DIRECT READING ACOUSTIC

sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
ISSN 0216- 1877
Oseana, Volume XXI, Nomor 3, 1996 : 1 - 11
MENGENAL DIRECT READING ACOUSTIC DOPPLER
CURRENT PROFILER
oleh
Edikusmanto, Bonita N. Ersan, Dharma Arief1)
ABSTRACT
INTRODUCTION TO DIRECT READING ACOUSTIC DOPPLER CURRENT PROFILER. Direct Reading Acoustic Doppler Current Profiler (DR-ADCP)
is high technology instrument to measure currents. The DR-ADCP uses sonar and
applies Doppler Effect to estimate magnitude and direction of water movement at
the maximum of 128 equally space layer vertically in the water temperature at
instrument depth, the observation track, and the water depth. The most advantage
of DR-ADCP over conventional currentmeter is its capability to measure both
lateral and vertical current component at short time inteval, about each 3 seconds
at water depth of 30-35m. In addition, the observed informations is displayed in real
time during the measurement. The principle of DR-ADCP, comparison with
conventional currentmeter, operational procedure, and the observation results are
discussed.
PENDAHULUAN
pada frekwensi suara yang digunakannya.
Selain itu, alat inipun memberikan informasi
mengenai suhu air laut, lintasan kapal, topografi dasar perairan serta dapat dihubungkan
dengan Global Positioning System (GPS)
untuk penentuan posisi pengukuran. Ada tiga
konfigurasi ADCP yang diproduksi RD
Instruments (RD Instruments, 1995), yaitu :
1. Direct-reading ADCP (RD-ADCP) :
dioperasikan dari kapal / perahu dan
dihubungkan langsung ke komputer
sehingga hasil pengukuran dapat diamati
secara langsung;
Alat ukur "Acoustic Doppier Current
Profiler", yang dikenal dengan ADCP,
merupakan salah satu alat pengukur kecepatan
arus air berteknologi tinggi. ADCP
menggunakan gelombang suara (sonar)
sebagai alat pendeteksinya dan mempunyai
akurasi yang tinggi. Informasi yang diukur
oleh alat tersebut adalah meliputi besar dan
arah arus air hingga 128 titik di kolom air
dengan maksimum kedalaman pengukuran
mencapai beberapa ratus meter, tergantung
1
) Balai Penelitian dan Pengembangan Oseanografi, Pusat Penelitian dan Pengembangan Oseanologi - LIPI, Jakarta
Oseana, Volume XXI no. 3, 1996
1
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
2. Hull-mounted ADCP : terpasang permanen
di kapal. Pengoperasiannya seperti halnya
Direct-reading ADCP.
3. Mooring ADCP : dimaksudkan untuk
pengukuran arus pada suatu titik tetap
pada jangka waktu tertentu. Hasil
pengukuran direkam pada memory di alat
tersebut.
Selanjutnya,
pembahasan
dititikberatkan pada konfigurasi Direct-reading
ADCP. Tipe ADCP ini telah dioperasikan
oleh Puslitbang Oseanografi sejak tahun 1995,
dan merupakan alat pertama di Indonesia.
Pada prinsipnya, ADCP bekerja dengan
mentransmisikan gelombang suara dengan pola
tertentu ke kolom air dan menerima pantulannya
yang disebabkan oleh partikel-partikel yang ada
di dalam air. Informasi tersebut dianalisa
berdasarkan pergeseran frekwensi menurut teori
Doppler. Teori Doppler menjelaskan mengenai
perubahan frekwensi gelombang yang berasal
atau dipantulkan oleh objek yang bergerak.
Jikalau objek bergerak mendekati. maka
gelombang suara tersebut akan makin tinggi
frekuensinya dibandingkan dengan frekuensi
asalnya.
Jikalau
objeknya
menjauhi,
frekuensi gelombang yang diterima menjadi
lebih rendah. Besarnya perbedaan frekuensi
tersebut sebanding dengan kecepatan relatif
antara ADCP dan partikel. Besarnya perbedaan
nilai tersebut kemudian dikonversikan ke dalam
bentuk komponen kecepatan arus.
Oleh karena itu, sesungguhnya yang
diukur oleh ADCP adalah kecepatan partikelpartikel di dalam air. Oleh karena sifat gerak
karakter tersebut mengikuti gerakan air,
kecepatan gerak partikel tersebut juga
merupakan kecepatan gerak air. Besarnya
kecepatan gerakan air yang diukur oleh
currentmeter' konvensional diturunkan dari tenaga
dorong air untuk menggerakan baling-balingnya.
Oseana, Volume XXI no. 3, 1996
Perbedaan mendasar lainnya antara ADCP
dan currentmeter konvensional terletak pada
kemampuan pengambilan data profil arus dari
kolom air sampai kedalaman tertentu. Pengukuran
yang dilakukan oleh satu ADCP setara dengan
pengukuran 128 currentmeter konvensional yang
dipasang secara bersamaan pada kolom air.
Perbedaannya terletak pada nilai pengukuran
yang terwakili. ADCP mengukur rata-rata arus di
antara dua lapisan, sedangkan currentmeter
konvensional
mengukur
lebih
lengkap
mengenai kondisi profil arus. Pada gam bar 1
memperlihatkan diagram perbedaan antara ADCP
dengan 'currentmeter' konvensional.
Kelebihan lain yang dimiliki ADCP
atas currentmeter konvensional adalah
kemampuannya untuk mengukur komponen arus
vertikal. Currentmeter biasa hanya memberikan
informasi komponen arus mendatar. Selain itu,
ADCP mampu mengukur dengan selang waktu
yang pendek. yaitu sekitar 3 detik pada
kedalaman air 30-35m. Dengan kemampuan ini,
data yang dihasilkan merupakan data dengan
resolusi tinggi dalam dimensi ruang dan waktu.
Alat ukur ADCP ini tidak dapat
berfungsi pada air yang sangat jernih, yang tidak
cukup mempunyai objek untuk memantulkan
gelombang suara. Akan tetapi, kelemahan ini
tidak menjadi kendala untuk pengukuran di laut,
sungai atau danau karena air di dalam selalu
mengandung partikel -partikel sedimen atau
organisme yang memantulkan gelombang
suara.
Data yang dihasilkan dari suatu
pengukuran yang intensif akan menjadi sangat
besar. Tersedianya komputer dengan kapasitas
hard-disk yang cukup besar menjadi salah satu
kebutuhan. Penggunaan piranti lunak dari alat
DR-ADCP, yaitu Transect (RD Instrument
1994), mencukupi untuk proses data sementara
di lapangan, akan tetapi untuk
2
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
pengolahan data secara maksmimun,
kemampuan personil dalam membuat program komputer merupakan salah satu hal
penting. Hal ini dikarenakan jumlah data
yang diperoleh tidak mungkin lagi dianalisa
secara manual.
oleh DR-ADCP di salah satu sisinya. Berat
sensor DR-ADCP sekitar 40 kg. DR-ADCP
dipasang pada suatu kerangka aluminium
sedemikian rupa sehingga sensornya terletak
di dalam air dan posisinya tidak berubah
sewaktu kapal bergerak. Pengoperasian DRADCP dapat dilakukan sambil perahu berjalan
dengan kecepatan hingga 10 knot.
Sumber tenaga listrik yang digunakan
dalam pengoperasian DR-ADCP dapat berasal
dari sebuah generator AC yang dilengkapi
dengan Stabilizer. Stabilizer ini berfungsi
untuk menstabilkan tegangan listrik dari generator sehingga operasional DR-ADCP dan
komputer tidak terganggu. Selain generator,
dapat pula digunakan baterai atau accu
walaupun jenis sumber listrik ini mempunyai
daya yang terbatas sehingga kurang tepat
untuk suatu pengukuran yang cukup lama.
SISTEM ADCP
Sistem ADCP terdiri dua bagian yaitu
profiler dan kontrol. Bagian profiler meliputi
beberapa komponen, yaitu komponen
tranducer, sensor suhu, kompas dan komponen
elektronik pengolah sinyal. Bagian kontrol
meliputi komponen catu-daya (power supply), komponen komunikasi elektronik,
komputer dan peranti lunak untuk mengontrol
kinerja ADCP dan pengolahan data.
Pengoperasian ADCP selalu dibarengi
dengan program komputer yang mengontrol
profiler, perekaman data dan analisa data.
Analisa data yang umum dilakukan sewaktu
pengoperasian alat meliputi perata-rataan
pengukuran untuk meningkatkan akurasi
pengukuran. Penampilan data secara langsung
di monitor komputer dalam bentuk grafik
sangat membantu dalam pemahaman sistem
arus yang diukur pada saat itu juga.
PERENCANAAN DAN EVALUASI
Perencanaan yang matang dalam
mengoperasikan DR-ADCP merupakan suatu
hal utama. Rencana perjalanan. perkiraan
kondisi laut dan memilih konfigurasi parameter
-parameter pengontrol operasi DR-ADCP yang
paling optimal perlu dilakukan sebelum
kegiatan dilakukan. Hal ini dimaksudkan
untuk mendapatkan data secara optimal baik
dalam segi kualitas maupun jumlahnya, yang
sesuai dengan tujuan kerja. Disamping itu,
selama kegiatan berlangsung hasil yang
di dapat harus dievaluasi terus menerus
berdasarkan penampilan data di komputer.
Modifikasi setting DR-ADCP atau perubahan
rencana pengukuran seringkali terpaksa
dilakukan di lapangan akibat kondisi laut di
luar perkiraan sebelumnya.
Pertimbangan di atas harus dilakukan
karena kinerja peralatan elektronik sangat
dipengaruhi oleh kondisi lingkungan yang
dapat berpengaruh pada akurasi dan
PENGOPERASIAN ADCP
ADCP selain dipasang sebagai mooring (tambatan) di permukaan atau di dasar
laut, juga dapat dipasang di kapal secara
permanen ataupun temporal untuk
pengambilan data profil arus, tergantung pada
konfigurasi alatnya. Tipe Direct-reading
ADCP merupakan tipe yang tepat bagi
pengukuran pola arus di suatu perairan
terbatas, misalnya perairan Teluk Jakarta.
Sarana yang diperlukan dalam pengoperasian
DR-ADCP ini adalah sebuah perahu yang
cukup stabil dan memadai untuk dibebani
Oseana, Volume XXI no. 3, 1996
3
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
kemampuannya. Disamping itu, DR-ADCP
merupakan alat yang sensitif dan mempunyai
banyak hal yang dapat dikontrol untuk
menyesuaikan operasional sesuai dengan
kondisi yang dihadapi. Kualitas datanya sangat
tergantung pada pemilihan kontrol operasional.
yang tinggi. Misalnya frekuensi DR-ADCP
300 KHz, sudut trandusernya 30 derajat maka
data yang masih mempunyai akurasi tinggi
maksimum pada kedalaman kolom air 110.5
meter (RD Instrument, 1995).
HASIL PENGUKURAN
PENGUJIAN DI LABORATORIUM
Berikut ini disajikan sejumlah hasil
pengukuran yang dilakukan di perairan Teluk
Jakarta bulan Juli, Agustus 1995 oleh
Puslitbang Osenologi - LIPI, sebagai ilustrasi
mengenai kemampuan alat. Data diproses
dengan menggunakan piranti lunak alat DRADCP, Transect (RD Instrument, 1994).
Sewaktu pengukuran dilakukan,
kondisi arus dapat dimonitor di layar komputer
seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.
Profil menegak komponen arus timur-barat,
utara-selatan, arus vertikal dan estimasi standard deviasi pengukuran arus ditampilkan
untuk tiap data yang diukur. Selain itu,
ditampilkan pula informasi mengenai
kecepatan kapal, kedalaman air, panjang
lintasan yang telah diukur dan estimasi debit
aliran arus sepanjang lintasan pengukuran.
Semua informasi tersebut sangat penting
karena digunakan untuk menilai sesuai
tidaknya penyetelan DR-ADCP untuk kondisi
perairan yang diukur. Disamping itu, adanya
fenomena aliran air dapat segera diketahui.
Dari data yang telah diperoleh,
kemudian dilakukan perata-rataan data untuk
mengurangi pengaruh proses lokal. hasil
proses tersebut ditampilkan pada Gambar 3
dalam bentuk penggambaran vektor kecepatan.
Dari penampilan ini hasil pengukuran arus
dapat dengan mudah dikaitkan dengan kondisi
lapangan sebenarnya. Gambar 4 adalah profil
menegak debit air sepanjang lintasan
pengukuran. Dari gambar ini, besarnya debit
dikalikan dengan konsentrasi zat dalam air
Pengujian DR-ADCP di laboratorium
bukan merupakan kalibrasi alat akan tetapi
hanya merupakan pengecekan secara cermat
dilingkungan laboratorium. Pengujian ini
sangat disarankan sebelum DR-ADCP
dioperasikan. pengujian ini meliputi
pemeriksaan terhadap komunikasi antara
transduser, deck elektronik dan komputer,
memori DR-ADCP, spesifikasi (frekuensi,
konfigurasi. sudut transduser. nomor sen,
bentuk beam dll), dan sensor (orientasi, heading, pitch, roll, dan temperatur). kalibrasi alat
DR-ADCP dan elektroniknya hingga saat ini
hanya dapat dilakukan di pabrik pembuatnya.
Aspek yang perlu diperhatikan sebelum
mengoperasikan DR-ADCP antara lain
frekuensi dan sudut yang dibentuk oleh
tranduser terhadap posisi vertikal DR-ADCP.
Setiap DR-ADCP mempunyai frekuensi
tertentu. Frekuensi ini tetap untuk setiap tipe
DR-ADCP, 300 KHz misalnya, hanya mampu
mengukur arus sampai pada kedalaman 130
meter mulai pada kedalaman 4 meter (RD
Instrument, 1995).
Sudut yang dibentuk oleh tranduser
bervariasi, 15, 20 atau 30 derajat. Sudut yang
dibentuk oleh tranduser ini akan
mempengaruhi akurasi DR-ADCP. Pemilihan
konfigurasi yang tepat sesuai dengan
kedalaman lokasi yang akan diteliti
berdasarkan pada sudut yang dibentuk oleh
tranduser dan frekuensi yang dimiliki oleh
DR-ADCP akan diperoleh data dengan akurasi
Oseana, Volume XXI no. 3, 1996
4
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
KESIMPULAN
memberikan jumlah zat yang dipindahkan per
satuan waktu. Informasi analisa arus ini sangat
bermanfaat dalam studi kimia, biologi dan
pencemaran laut.
Tampilan data lainnya yang sangat
bermanfaat selama kegiatan lapangan adalah
distribusi menegak besarnya kecepatan
komponen arus timur-barat (Gambar 5) dan
komponen arus utara-selatan (Gambar 6).
Dan gambar tersebut dapat segera disimpulkan
adanya pelapisan aliran arus dalam kolom air.
Sebagai contoh, kondisi arus pada Gambar 5
dan 6 menunjukkan terjadinya sistem aliran 2
lapis dan pengaruh topografi dasar pada
aliran arus. Pada bagian permukaan air
mengalir ke arah barat daya. sedangkan air di
bawah 9m arus mengalir ke arah tenggara
yang terkonsentrasi pada bagian kiri gosong.
Acoustic Doppler Current Profiler
merupakan suatu alat ukur yang sangat
bermanfaat untuk memetakan kondisi aliran
air secara mendetail. Kemampuan ini tidak
dimiliki oleh alat ukur lainnya. Peranan aliran
air laut yang menentukan dalam pola
penyebaran zat hara, larva biota, sedimen,
maupun zat pencemar, menunjukkan
pentingnya informasi dari DR-ADCP ini dalam
suatu program pengelolaan wilayah perairan.
DAFTAR PUSTAKA
RD Instruments, 1994. User's manual for the
RD Instruments Transect Program :
190 pp.
RD Instruments, 1995. Direct Reading and
Self-contained Broadband Acoustic
Doppler Current Profiler. Technical
Manual : 396 pp.
5
Oseana, Volume XXI no. 3, 1996
Gambar 1.
Perbandingan kemampuan antara ADCP dan
Currrentmeter convensional
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
6
Oseana, Volume XXI no. 3, 1996
Gambar 2. Tampilan profil menegak arus dan informasi lainnya selama dilakukan pengukuran.
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
Oseana, Volume XXI no. 3, 1996
7
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
Oseana, Volume XXI no. 3, 1996
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
Oseana, Volume XXI no. 3, 1996
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
Oseana, Volume XXI no. 3, 1996
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
Oseana, Volume XXI no. 3, 1996