PENGUKURAN GETARAN DAN SUARA

ISI:•PENDAHULUAN GETARAN•MENGUKUR GETARAN•ACCELEROMETER•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 waktudisebut frekuensi (diukur dalam siklus/sekon atau Hertz (Hz))

Sumber getaranSumber 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 frekuensidengan grafik amplitudo-waktu

Getaran biasanya terdiri dariBanyak frekuensi secara simultan

Komponen2 frekuensi dapat ditunjukkandengan memplot grafik amplitudo-frekuensi (analisis frekuensi) Grafik ini disebut spektrograf frekuensi

ISI:•PENDAHULUAN GETARAN•MENGUKUR GETARAN•ACCELEROMETER•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 palingLebih baik memilih parameter yang akan memberikan spektrum yg palingdatar 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 disebutaccelerometer

SEISMIC TRANSDUCER MODEL

)()()( tFyxkxyCym =−+−+ &&&&

Jika sensor diletakkan antara landasandan massa seismik serta perpindahan relatifdiukur maka

F(t)

y(t)

k/2k/2 C

Seismic mass m

xyz

xyz

xyz

&&&&&&

&&&

−=

−=

−=

Persamaan diferensial gerak menjadi

xmtFkzzCzm &&&&& −=++ )(

karena and dapat diukur makapercepatan dari landasan dpt ditentukan

zz &, z&&

x&&

x(t)Base mb

Fb

FBD of m

F(t)

k/2(y-x) k/2(y-x)

)( xyc && −

y(t)

For y>xand xy && >

xmtFkzzCzm &&&&& −=++ )(

Jika F(t)=0 maka x dpt diasumsikan sbg fungsi x=X sin ωt

makamaka

tXmkzzCzm ωω sin2=++ &&&

dari sini:

( ) ( )222

2

21 rr

r

X

Z

ζ+−

=

c

n

C

C

r

=

=

ζ

ω

ω

VIBROMETER atau SEISMOMETER

Y

Adalah instrumen dengan frekuensi pribadi rendah

ω>>>>ωn

r>>>>1, r sangat besar

Z/X ≈ 1 , terutama jika r>3

Z=X

Z=Y-XYY=0 Z=X

X

r>>>>1, r sangat besar

Z/X ≈ 1 , tidak tergantung ζ

Perpindahan relatif massa seismik=perpindahan landasan

Z/X X

Z/X

ISI:•PENDAHULUAN GETARAN•MENGUKUR GETARAN•ACCELEROMETER•ACCELEROMETER•KALIBRASI•PENGUKURAN AKUSTIK•TEKANAN SUARA DAN TINGKAT TEKANAN SUARA •ALAT PENGUKUR SUARA •METODE KALIBRASI

ACCELEROMETERX

X

Adalah instrumen dengan frekuensi pribadi tinggi, jika frekuensi pribadiinstrumennya tinggi dibanding getaran yg akan diukur maka instrumentersebut menunjukkan nilai percepatan

ω<<<< ωn

r<<<< 1faktor menuju satufaktor menuju satu

Z (ω/ωn)2 .X (1/ωn)

2ω2.X

( ) ( )222 21 rr ζ+−

Maka Z proporsional terhadap percepatan dari benda yg bergetaragar orde r <<<<<1, ωn harus sangat besar, maka K harus sangat besardan m harus sangat kecil. Maka instrumen tsb memerlukan massa yg kecildan pegas dengan kekakuan besar. Maka instrumen tsb bisa sangat kecildalam bentuknya (kompak). Karena ukurannya yg kecil serta sensifitias yg tinggiaccelerometer lebih banyak digunakan dalam pengukuran getaran. Percepatanyang 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•ACCELEROMETER•KALIBRASI•PENGUKURAN AKUSTIK•TEKANAN SUARA DAN TINGKAT TEKANAN SUARA •ALAT PENGUKUR SUARA •METODE KALIBRASI

KALIBRASI ACCELEROMETER

KALIBRASI STATIK+ OR – 1 g TURNOVER METHODdengan memutar sumbu sensitif dari suatu posisi vertikal 1800 ke posisivertikal lain (harus menunjukkan percepatan + atau – 1g)CENTRIFUGE METHODCENTRIFUGE METHODmenggunakan (meja berputar) percepatan ke arah pusat rotasi adalaha=r(2πf)2 di mana f adalah kecepatan putaran meja (rpm)

PERIODIC CALIBRATIONdpt menggunakan kalibratorperiodik yang akan bergetardengan tepat pada percepatan10 m/s2

ISI:•PENDAHULUAN GETARAN•MENGUKUR GETARAN•ACCELEROMETER•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 danmenghancurkanEx: 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 dptmerusak pendengaran

Studi dari suara disebut akustik dan mencakup semua bidang produksisuara, perambatan suara dan penerimaan suara, baik dibuat dan diterimaoleh manusia maupun oleh mesin dan instrumen pengukuranoleh manusia maupun oleh mesin dan instrumen pengukuran

PRESSURE vs POWER

BASIC PARAMETER OF SOUND

ISI:•PENDAHULUAN GETARAN•MENGUKUR GETARAN•ACCELEROMETER•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 bernilai105 Pascal

RANGE OF SOUND PRESSURE

Dibanding tekanan udara statikVariasi tekanan suara yg dpt didengarSangat kecil berkisar antara 20 µPa(10-6 Pa) hingga 100 Pa. 20 µPa adalahsuara terlemah yang dapat didengar olehrata-rata manusia dan disebut ambang rata-rata manusia dan disebut ambang batas pendengaranTekanan suara sebesar 100 Pa sangatkeras dan menyebakan sakit maka disebut ambang batas kesakitan

Rasio antara dua nilai ini adalah satujuta banding 1. jika digunakan skalalinier maka pengukuran tekanan suaraakan menghasilkan nilai yang sangat besarmaka digunakan rasio logaritmik yanglebih praktis dengan satuan desibel (dB)

RANGE OF SOUND PRESSURE

0 dB : ambang batas pendengaran130 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•ACCELEROMETER•KALIBRASI•PENGUKURAN AKUSTIK•TEKANAN SUARA DAN TINGKAT TEKANAN SUARA •ALAT PENGUKUR SUARA •METODE KALIBRASI

SOUND LEVEL METER

ISI:•PENDAHULUAN GETARAN•MENGUKUR GETARAN•ACCELEROMETER•ACCELEROMETER•KALIBRASI•PENGUKURAN AKUSTIK•TEKANAN SUARA DAN TINGKAT TEKANAN SUARA •ALAT PENGUKUR SUARA •METODE KALIBRASI

Akhir kuliah