Sistem Instrumen Akustik Kelautan

Kuliah 6: Akustik Kelautan

Variasi instrumen akustik

• Echosounder; dual-beam dan split echosounder, yang mengukur target strength secara langsung

• Fish finder, digunakan spesifik untuk bidang perikanan

• Sector-scanner dan multi-beam sonar, menghasilkan tenaga seperti layaknya radar dan menampilkan dalam dua dimensi

Konsep echosounding

Transducer dan Beam

• Transducer; merubah energi listrik kemudian mentransmikannya menjadi pulsa akustik (ping) dan ketika objek memantulkan ping kembali, maka transduser merubah echo akustik menjadi sinyal listrik yang akan diterima oleh penguat sinyal (amplifier)

• Beam; diekspresikan dalam sudut tertentu, merupakan cakupan yang berlangsung antara pentransmisian ping dan penerimaan sinyal saat dipantulkan

Struktur transducer

Echosounder

• Transmitter memproduksi burst electrical energy yang selanjutnya transduser merubahnya menjadi energi akustik yang merambat melalui air

• Sinyal yang diterima diperkuat oleh IC pada receiver dan ditampilkan dalam echogram

• Gambar suatu target menampilkan kedalaman atau rentang sebagai jarak dari titik transmisi pada echogram

• Tampilan vertikal menunjukkan tinggi dari objek (gerombolan ikan atau hamburan suatu lapisan), sedangkan horisontal menunjukkan perubahannya dalam waktu

Echosounder

1. Scientific echosounder; amplitudo stabil, banyak fitur tambahan, sinyal dikonversi dari analog ke digital dari awal prosesnya, fleksibilitas yang luas dan pengoperasian yang stabil

2. Echo integrator; menjumlahkan atau mengintegrasikan energi di dalam echo yang dikendalikan dari bagian tertentu pada echogram

3. Netsonde dasar; echosounder dengan transducer yang dipasang pada tali atas suatu jaring, spt trawl. Lebar beam 15-30o. Mendeteksi pergerakan ikan dan dasar perairan

4. Netsonde sapuan, transducer dipasang dengan pola rotasi secara otomatis

Echosounder

Netsonde dasar dan sapuan

Echosounder dual-beam

• Acoustic signal dipancarkan oleh narrow beam dan diterima oleh narrow-beam dan wide-beam secara bersamaan

• Beam pattern untuk wide-beam mendekati konstan pada main-lobe dari narrow-beam dan wide-beam adalah sama untuk suatu target pada sumbu utama beam (on-axis)

• Mengukur nilai σbs atau TS dari ikan tunggal yang dalam aplikasinya terdiri atas dual-beam transducer, echosounder dengan dua kanal receiver dan dual-beam processor

Persamaan dalam dual-beam transducer

Intensitas echo

Beam pattern

TS faktor

Split-beam transducer

• Menggunakan metode receiving transducer yang di-split menjadi empat kuadran

• Pemancaran simultan secara full beam, akan tetapi pada saat diterima secara split beam kemudian digabungkan kembali membentuk full-beam dan dua set split beam

• Target tunggal diisolasi dengan menggunakan output dari full-beam sedangkan posisi sudut target dihitung dari kedua set split-beam.

Prinsip dalam split-beam transducer

Persamaan dalam split-beam transducer

dimana :C = kecepatan perambatan suara di air laut,ω0 = angular frequency = 2pf (f = acoustic frequency), d = jarak antara pusat/ sumbu akustik dari kedua belahan transducer.

Persamaan dalam dual-beam transducer

• Intensitas echo pada narrow-beam dan wide-beam untuk suatu target pada koordinat sudut θ dan Ø adalah sebagai berikut :

dimana : k = suatu konstanta, b (θ,Ø) adalah faktor “beam-pattern” untuk narrow-beam transducer. σbs = backscattering cross section dari ikan.