Akustik merupakan teori yang
membahas tentang gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium. Akustik
dibagi menjadi dua yaitu, akustik pasif dan aktif.
Akustik pasif merupakan suatu
aksi mendengarkan gelombang suara yang datang dari berbagai objek pada kolom
perairan, biasanya suara yang diterima pada frekuensi tertentu ataupun
frekuensi yang spesifik untuk berbagai analisis. Akustik pasif dapat digunakan untuk
mendengarkan ledakan bawah air (seismic), gempa bumi, letusan gunung berapi,
suara yang dihasilkan oleh ikan dan hewan lainnya, aktivitas kapal-kapal
ataupun sebagai peralatan untuk mendeteksi kondisi di bawah air (hidroakustik
untuk mendeteksi ikan).
Akustik aktif memiliki arti yaitu
dapat mengukur j arak dari objek yang dideteksi dan ukuran relatifnya dengan
menghasilkan pulsa suara dan mengukur waktu tempuh dari pulsa tersebut sejak
dipancarkan sampai diterima kembali oleh alat serta dihitung berapa amplitudo
yang kembali. Akustik aktif memakai
prinsip dasar SONAR untuk pengukuran bawah air. Akustik aktif seperti
split-beam system dapat mendeteksi organisme yang berukuran kecil
(contoh:krill), dengan tanpa batasan ukuran. Posisi dari ikan dapat dideteksi
secara akurat dengan menggunakan split beam system, dapat juga digunakan untuk
menghitung target strength, kecepatan jelajah serta arah pergerakan dari suatu objek.
Dengan perkembangan zaman yang begitu pesat, ilmu akustik juga
berkembang sejalan dengan kebutuhan manusia.
Arah penelitian dari akustik aktif termasuk penemuan multibeam,
multi-frekuensi, dan “high frequency imaging system”.
Akustik kelautan adalah teori
yang membahas tentang gelombang suara dan perambantannya dalam suatu medium air
laut. Metode akustik kelautan sampai
saat ini masih diterapkan untuk mempelajari sifat-sifat fisika dan fenomena
yang terjadi di kolom air laut. Hal tersebut terjadi karena laut begitu luas
dan dalam, belum pernah ada seorangpun manusia yang pergi kelaut terdalam, dan
dibutuhkannya alat dan metode untuk mendeskripsikan kolom dan dasar laut
(sesuai dilosofi ilmu kelautan). Saat ini metode yang paling baik adalah dengan
menggunakan metode akustik.
MANFAAT AKUSTIK KELAUTAN
1. Dapat mengetahui daerah diduga mempunyai kelimpahan/kepadatan ikan yang tinggi.
2. Memberikan Informasi kepada Nelayan setempat sekaligus mengevaluasi kinerja unit penangkapan yang digunakan sehingga dapat dihasilkan hasil tangkapan yang optimum.
3. Memberikan informasi kepada pelayaran agar terhindar dari bahaya-bahaya kapal kandas dikarenakan dangkalnya suatu perairan.
4. Dapat mempermudah unit penelitian laut beserta sumberdaya laut tersebut.
HIDROAKUSTIK
Saat ini hidroakustik memiliki peran yang
sangat besar dalam sektor kelautan dan perikanan, salah satunya adalah dalam
pendugaan sumberdaya ikan (fish stock assessment). Teknologi hidroakustik
dengan perangkat echosounder dapat memberikan informasi yang detail mengenai
kelimpahan ikan, kepadatan ikan sebaran ikan, posisi kedalaman renang, ukuran
dan panjang ikan, orientasi dan kecepatan renang ikan serta variasi migrasi
diurnal-noktural ikan. Saat ini instrumen akustik berkembang semakin
signifikan, dengan dikembangkannya varian yang lebih maju, yaitu Multibeam dan
Omnidirectional. Perangkat Echosounder memiliki berbagai macam tipe, yaitu
single beam, dual beam.
Metode hidroakustik merupakan suatu usaha
untuk memperoleh informasi tentang obyek di bawah air dengan cara pemancaran
gelombang suara dan mempelajari echo yang dipantulkan. Dalam pendeteksian ikan
digunakan sistem hidroakustik yang memancarkan sinyal akustik secara vertikal,
biasa disebut echo sounder atau fish finder (Burczynski, 1986). Penggunaan
metode hidroakustik mempunyai beberapa kelebihan, diantaranya :
1.
Berkecepatan tinggi,
2.
Estimasi stok ikan secara langsung dan wilayah yang luas dan dapat
memonitor pergerakan ikan,
3.
Akurasi tinggi tidak berbahaya dan merusak sumberdaya ikan dan
lingkungan, karena frekwensi suara yang digunakan tidak membahayakan bagi si
pemakai alat maupun obyek yang disurvei.
KECEPATAN SUARA
Kecepatan suara di air dipengaruhi oleh suhu,
salinitas dan kedalaman. Selain terhadap
suhu dan salinitas, kecepatan suara juga berubah dengan adanya perubahan
frekuensi atau panjang gelombang suara yang dipancarkan.
Kecepatan suara di laut berkisar antara 1450
m/s hingga 1550 m/s. Menurut MacKenzie, 1981 dan Munk et al. 1995 dalam
Stewart, 2007, hubungan kecepatan suara dengan suhu, salinitas dan tekanan
dapat digambarkan melalui persamaan sebagai berikut.
C = 1448.96 + 4.591 T - 0.05304 T2 +
0.0002374 T3 + 0.01630 Z + ( 1.340 - 0.01025 T ) (S - 35) + 1.675×10-7Z2 -
7.139 × 10-13 T Z3
Dimana
C adalah kecepatan suara dalam m/s, T adalah suhu dalam Celsius, S adalah
salinitas, and Z adalah kedalaman dalam meters. Persamaan ini memiliki
keakuratan hingga 0.1 m/s (Dushaw, et al., 1993 dalam Stewart, 2007).
SHADOW ZONE
Shadow Zone merupakan wilayah dimana gelombang suara
tidak dapat merambat atau rambatan sgelombang suaranya lemah sehingga
menyebabkan suara tidak dapat merambat pada suatu medium. Pada kolom perairan
terjadi pembelokan gelombang suara (refraksi) y6ang terjadi karena adanya
perbedaan kedalaman, salinitas dam suhu air laut. (Urick, 1983). Apabila
terjadi kenaikan suhu air laut sebesar 1°C maka akan menyebabkan meningkatnya
kecepatan suara sebesar 1 m/detik. Apabila
suhu meningkat menurut kedalaman maka akan mengakibatkan gelombang suara yabg
dipancarkan akan cenderung dibelokan kearah permukaan air.
Gambar 3. Shadow
Zone Akustik
Keadaan sebaliknya apabila suhu menurun maka gelombang
suara akan cenderung dibelokan ke dasar perairan. Terjadinya pembelokan
gelombang suara ke permukaan dan dasar perairan maka terdapat wilayah yang
tidak terjadi perambatan gelombang suara yang disebut Shadow Zone. Laju
perubahan suhu terhadap kedalaman, kedalaman sumber suara dan kedalaman
penerima suara.
ADCP
Gambar 1. Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)
Acoustic
Doppler Current Profiler,
alat yang digunakan untuk mengukur arus laut. Alat ini mengirimkan sinyal
akustik frekuensi tinggi yang disebarkan kembali oleh plankton, sedimen
terlarut, dan gelembung udara, yang diasumsikan bergerak dengan kecepatan
rerata air. Perubahan Doppler (Doppler shift atau Doppler effect) dari gema
yang disebarkan kembali ini memungkinkan kita untuk menentukan kecepatan air.
Proses lebih lanjut dari sinyal yang diterima memungkinkan kita untuk
menentukan profil dari kecepatan dan arah arus.
Gambar 2. Prinsip Kerja ADCP
Perhitungan navigasi, menggunakan kalibrasi
yang dilakukan sekali secara lengkap.Arus absolut yang melampaui kedalaman atau
kedalaman referensi didapatkan dari rata-rata kecepatan relatif kapal. Arus
absolut pada setiap kedalaman dapat dibedakan dari data terakhir dari kapal
navigasi dan perhitungan relatif ADCP.
Prinsip dasar perhitungan dari perhitungan
arus/gelombang yaitu kecepatan orbit gelombang yang berada dibawah permukaan
dapt diukur dari keakuratan ADCP. ADCP
mempunyai dasar yang menjulang,dan mempunyai sensor tekanan untuk
mengukur pasang surut dan rata-rata kedalaman laut. Time series dari kecepatan,
terakumulasi dan dari time series ini, kecepatan spektral dapat dihitung.
Untuk mendapatkan ketinggian diatas
permukaan, kecepatan spektrum dierjemahkan oleh pergeseran permukaan
menggunakan kinematika linear gelombang.
Kegunaan ADCP pada berbagai aplikasi :
1.
Perlindungan pesisir dan teknik pantai.
2.
Perancangan pelabuhan dan operasional
3.
Monitoring Lingkungan
4.
Keamanan Perkapalan
ADCP
dapat menghitung secara lengkap, arah frekuensi gelombang spektrum, dan
dapat dioperasikan di daerah dangkal dan perairan dalam. Salah satu keuntungan
ADCP adalah, tidak seperti directional wave buoy, ADCP dapat dioperasikan
dengan resiko yang kecil atau kerusakan. Sebagai tambahan untuk frekuensi
gelombang spektal, ADCP juga dapat digunakan untuk menghitung profil kecepatan
dan juga level air.
Keuntungan ADCP:
1.
Definisi yang tinggi dari arah arus/gelombang pecah.
2.
Logistik yang sederhana dengan bagian bawah yang menjulang
3.
Kerusakan yang kecil, dan resiko yang kecil.
4.
Kualitas perhitungan permukaan yang tinggi yang berasal dari dasar laut.
Conductivity Temperature Depth (CTD) adalah instrumen yang digunakan untuk mengukur
karakteristik air seperti suhu, salinitas, tekanan, kedalaman, dan densitas..
Secara umum, sistem CTD terdiri dari unit masukan data, sistem pengolahan, dan
unit luaran.
Gambar 3. Conductivity Temperature Depth (CTD)
Unit masukan data terdiri dari sensor CTD, rosette, botol
sampel, kabel koneksi dll. Sensor berfungsi untuk mengukur parameter
karakteristik fisik air laut yang terdiri dari sensor tekanan, temperatur, dan
konduktivitas. Botol sampel berfungsi sebagai wadah sampel air sedangkan rosset
berfungsi untuk mengatur penutupan botol. Kabel koneksi berfungsi sebagai
penompang, dan juga berfungsi sebagai pengantar sinyal. Telekomando akan
memberikan sinyal kepada rosset untuk menutup botol secara berurutan, setelah
mengambil sampel air laut.
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). Berikut ini merupakan penjelasan dari ketiga sensor tersebut.
A. Sensor Tekanan.
Sensor tekanan merupakan sensor yang
memanfaatkan hubungan langsung antara tekanan dan kedalaman. Sensor ini
terdirai dari tahanan yang berbentuk seperti jembatan wheatsrone kemudian
dinamakan strain gauge. Strain gauge merupakan alat resistansi yang berubah
ketika mendapat tekanan, Tahanan ini akanmemegang peranan ketika mendapat gaya
dalam bentuk fisika seperti tekanan, beban (berat), arus dll. (Herunadi, 1998).
B. Sensor Temperatur.
Sensor temperatur adalah sensor yang
berpengaruh terhadap suatu hambatan, dalam bentuk termistor. Termistor (tahanan
termal) merupakan alat semikonduktor yang berperan sebagai tahanan dengan besar
koefisien tehanan temperatur yang tinggi dan biasanya bernilai negative.
Alatini terbuat dari campuran Oksida-Oksida logam yang diendapkan seperti
mangan, nikel, kobalt dll.
C. Sensor Konduktifitas.
Sensor konduktofitas merupakan sensor yang
mendeteksi adanya nilai daya hantar listrik di suatu perairan. Sensor ini
merupakan sensor yang terdiri dari tabung berongga danempet buah terminal
elektroda platina-rhodium di belakang sisinya. Sebagai sensor yang melewati
nilai konduktifitas maka rata-rata hasil proses dalam pengukuran akan melewati
nilai rendah (low pass fliter). Sensor ini akan mulai mengukur ketika alat
telah bergerak masuk kedalam air sampai pada posisi yang diinginkan. Sebenarnya
sensor ini mengukur nilai konduktifitas untuk mengetahui nilai salinitas atau
kadar garam di sebuah perairan sacara tidak langsung.
Prinsip Pengukuran CTD.
Pada Prinsipnya teknik pengukuran pada CTD
ini adalah untuk mengarahkan sinyal dan mendapatkan sinyal dari sensor yang
menditeksi suatu besaran, kemudian mendapatkan data dari metode multiplexer dan
pengkodean (decode), kemudian memecah data dengan metode enkoder untuk di
transfer ke serial data stream dengan dikirimkan ke kontrolunit via cabel.
CTD diturunkan ke kolom perairan dengan
menggunakan winch disertai seperangkat kabel elektrik secara perlahan hingga ke
lapisan dekat dasar kemudian ditarik kembali ke permukaan. CTD memiliki tiga
sensor utama, yakni sensor tekanan, sensor temperatur, dan sensor untuk
mengetahui daya hantar listrik air laut (konduktivitas). Pengukuran tekanan
pada CTD menggunakan strain gauge pressure monitor atau quartz crystal.
Tekanan akan dicatat dalam desibar kemudian
tekanan dikonversi menjadi kedalaman dalam meter. Sensor temperatur yang
terdapat pada CTD menggunakan thermistor, termometer platinum atau kombinasi
keduanya. Sel induktif yang terdapat dalam CTD digunakan sebagai sensor
salinitas. Pengukuran data tercatat dalam bentuk data digital. Data tersebut
tersimpan dalam CTD dan ditransfer ke komputer setelah CTD diangkat dari
perairan atau transfer data dapat dilakukan secara kontinu selama perangkat
perantara (interface) dari CTD ke komputer tersambung.
Sumber :
- http://oseanografi.wordpress.com/glossary/
- http://seandy-laut-biru.blogspot.com/2010/01/acoustic-doppler-current-profiler-adcp.html
- Robert J. Urick, “Principles of Underwater Sound”, Peninsula Publishing,
California, 1983
- http://awalahas-samuderapengetahuan.blogspot.com/2011/03/akustik-kelautan.html
- http://baipurnaedi.multiply.com/journal/item/16
- http://hkti.org/2011/12/25/akustik-kelautan.html
- http://winniehertikawati.blogspot.com/2010/05/ctd-conductivity-temperature-depth.html
