SEJARAH PENEMUAN DAN PERKEMBANGAN TEKNOLOGI AKUSTIK

NAMA : NICOLAS TEAH BATARA REMPIL

NIM: G1F114041

SEJARAH PENEMUAN DAN PERKEMBANGAN TEKNOLOGI AKUSTIK

Sejarah akustik

Akustik merupakan teori yang membahas tentang gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium. Sedangkann akustik kelautan adalah teori yang membahas tentang gelombang suara dan perambantannya dalam suatu medium air laut. Akustik kelautan merupakan satu bidang kelautan yang umendeteksi  target di kolom perairan dan dasar perairan dengan menggunakan suara sebagai mediannya. Studi kelautan dengan menggunakan akustik sangat m embantu peneliti untuk mengetahui objek yang berada di kolom dan dasar perairan. Objek ini dapat berupa plankton, ikan, jenis subtrat maupun kandungan minyak yang berada di bawah dasar perairan.

Sejarah perkembangan akustik kelautan dimulai sekitar tahun 1490 berasal dari catatan  harian Leonardo da vinci yang menuliskan : “Dengan menempatkan ujung pipa yang panjang didalam laut dan ujung lainnya di telinga anda, dapat mendengarkan kapal-kapal laut dari kejauhan”. Ini mengindikasikan bahwa suara dapat berpropagasi di dalam air. Ini yang disebutkan dengan Sonar pasif ( passive Sonar) karena kita hanya mendengar suara yang ada. Pada abad ke 19, Jacques and Pierre Currie menemukan piezoelectricity, sejenis kristal yang dapat membangkitkan arus listrik jika kristal tersebut ditekan, atau jika sebaliknya jika kristal tersebut dialiri arus listrik mak kristal akan mengalami tekanan yang akan menimbulkan perubahan  tekanan di permukaan kristal yang bersentuhan dengan air. Selanjutnya signal suara akan berpropagansi didalam air. Ini yang selanjutnya  disebut dengan Sonar Aktif( Active Sonar).

Perkembangan akustik yang sangat pesat pada saat Perang Dunia pertama terutama digunakan untuk pendeteksian kapal-kapal selam yang ada dibawah laut. Pendeteksian ini menggunakan  12 hydrophone (yang setara dengan microphone untuk penggunaan didarat) yang diletakan memanjang di bawah kapal laut untuk mendengarkan sinyal suara yang berasal dari kapal selam. Setelah Perang Dunia I, perkembangan akustik kelautan cenderung stgnan ini dikarenakan pada saat itu belum adanya perkembangan lebih lanjut dan penggunakan akustik kelautan lebih difokuskan untuk keperluan militer. Pada saat Perang Dunia di mulai penggunakaan akustik kembali berkembang dengan pesat. Penggunaan torpedo yang menggunakan sinyal akustik untuk mencari kapal musuh adalah penemuan yang hebat pada jaman itu.

Setelah selesainya Perang Dunia II, akustik tidak hanya digunakan untuk keperluan militer saja, tetapi akustik banyak digunakan untuk keperluan non-militer diantaranya mempelajari  proses perambatan suara didalam medium air; penelitian sifat-sifat akustik dari air dan benda-benda bawah air; pengamatan benda-benda dari echo yang mereka hasilkan; pendeteksian sumber-sumber suara bawah air; komunikasi dan penetapan posisi dengan alat akustik bawah air.

Pada dekade tahun tujuh puluhan barulah secara intensif diterapkan dalam pendeteksian dan pendugaan stok ikan, yakni dengan dikembangkannya analog echo-integrator dan echo counter. Perkembangan yang menyolok ini tidak hanya di Inggris tetapi juga di Norwegia, Amerika, Jepang, Jerman dan sebagainya.

Kemudian setelah diketemukan digital echo integrator dual beam acoustic system, split beam acoustic system, quasy ideal beam system dan aneka echo processor canggih lainnya, barulah ketelitian dan ketepatan pendugaan stock ikan dapat ditingkatkan sehingga akhir-akhir ini peralatan akustik menjadi peralatan standar dalam pendugaan stock ikan dan manajemen sumberdaya perikanan.

            Pemahaman fisik proses akustik maju cepat selama dan setelah Revolusi Ilmiah. Terutama Galileo Galilei (1564-1642), tetapi juga Marin Mersenne (1588-1648) mandiri, menemukan hukum lengkap bergetar string (menyelesaikan ilmu Pythagoras dan mulai 2000 tahun sebelumnya). Galileo menulis gelombang yang dihasilkan oleh getaran dari tubuh yang nyaring, dan menyebar melalui udara, yang di bawa ke tympanum dari telinga stimulus yang menafsirkan pikiran sebagai suara. Sebuah pernyataan yang luar biasa yang menunjuk awal fisiologis dan psikologis akustik. Pengukuran eksperimental dari kecepatan suara di udara telah dilakukan berhasil antara tahun 1630-1680 oleh sejumlah peneliti dan yang paling menonjol Mersenne. Sementara itu Newton (1642-1727) meneliti yang hubungan untuk kecepatan gelombang dalam zat padat landasan akustik fisik ( Principia, 1687).

Pada abad ke-18 melihat kemajuan besar dalam akustik para matematikawan menerapkan teknik baru kalkulus untuk menguraikan teori-teori propagasi gelombang suara. Pada abad ke-19 tokoh utama akustik matematika Helmholtz dari Jerman, mengkonsolidasi bidang akustik fisiologis, dan Rayleigh dari Inggris, yang menggabungkan pengetahuan sebelumnya dengan penelitianya sendiri ke lapangan dalam karya monumental-nya "Teori Sound ". Pada abad ke-19 juga, Wheatstone, Ohm, dan Henry mengembangkan analogi antara listrik dan akustik. Abad ke-20 melihat perkembangan aplikasi teknologi semakin tumbuh pesat. Aplikasi tersebut pertama kali di aplikasikan melalui pekerjaan Sabine's ground breaking dalam akustik arsitektur, diikuti Underwater akustik digunakan untuk mendeteksi kapal selam pada Perang Dunia pertama. Rekaman suara dan telepon memainkan peranan penting dalam transformasi global masyarakat.

Acoustic System mulai dikenal dan populer dengan istilah SONAR (sound navigation and ranging). ASDIC‘Allied Submarine Detection Investigation Committee‘ pada masa Perang Dunia I (PD I). Lalu Acoustic System mulai dikembangkan oleh Inggris pada masa pra-Perang Dunia II (PD II) dengan membuat ASDIC (Anti Sub-marine Detection Investigation Committee) yang terbukti sangat berguna bagi. Angkatan Laut Negara-negara Sekutu pada PD II. Setelah PD II berakhir, penggunaan akustik semakin berkembang luas untuk tujuan damai dan ilmiah, antara lain digunakan untuk; mempelajari proses perambatan suara pada medium air, penelitian sifat-sifat akustik dan benda-benda yang terdapat pada suatu perairan, komunikasi dan penentuan posisi di kolom perairan. Selanjutnya perkembangan akustik semakin pesat pada awal dekade 70-an karena telah ditemukan Echo Integrator yang dapat menghasilkan nilai absolut untuk pendugaan dan estimasi bawah air.

Ruang Lingkup  Akustik Kelautan

a.       Militer

Alat akustik digunakan untuk kegiatan militer dan sangat canggih untuk saat ini. Negara Amerika telah mengembangkan akustik dan menghasilkan suatu Akustik Perangkat Long Range (LRAD), perangkat jarak jauh yang berasal dan peringatan beam yang diarahkan akustik. LRAD dikembangkan untuk berkomunikasi pada rentang operasional dengan kewenangan dan unggul dalam tinggi kebisingan pada lingkungan ambient. LRAD dirancang untuk  komunikasi di 300 meter  diatas tanah dan 500 + meter di atas air, LRAD juga dapat mengeluarkan nada peringatan

b.      Biologi Kelautan

Suatu kajian Pengetahuan dalam menentukan jenis spesies, tingkah laku ikan serta lainnya.

c.       Perkapalan

Perancangan alat tangkap berbasis akustik agar hasil tangkapan maksimal dan tidak tepat sasaran, karena dengan akustik dapat dideteksi kumpulan suatu ikan.

d.      Pemetaan

Data dari pengukuran kedalaman dengan alat akustik nantinya dapat dijadikan suatu peta dasar laut.

e.       Oseanografi kelautan

Suatu kajian Pengetahuan  yang mempelajari tentang sifat-sifat laut, baik dalam kimia, fisik, maupun bio-geo dan hal – hal yang bersifat kelautan lainnya menggunakan suatu alat akustik.

f.        Industri

Penentuan lokasi yang sesuai dengan metode pendeteksian dasar laut dan menganalisis dampak yang akan terjadi jika industri tersebut dibangun didaerah tersebut.

Metode akustik

Metode akustik merupakan proses-proses pendeteksian target di laut dengan mempertimbangkan proses-proses perambatan suara, karakteristik suara (frekuensi, pulsa, intensitas), faktor lingkungan / medium, kondisi target dan lainnya. Aplikasi metode ini dibagi menjadi 2, yaitu sistem akustik pasif dan sistem akustik aktif. Salah satu aplikasi dari sistem aplikasi aktif yaitu Sonar yang digunakan untuk penentuan batimetri. Sonar (Sound Navigation And Ranging) berupa sinyal akustik yang diemisikan dan refleksi yang diterima dari objek dalam air (seperti ikan atau kapal selam) atau dari dasar laut. Bila gelombang akustik bergerak vertikal ke dasar laut dan kembali, waktu yang diperlukan digunakan untuk mengukur kedalaman air, jika c juga diketahui (dari pengukuran langsung atau dari data temperatur, salinitas dan tekanan). Ini adalah prinsip echo-sounder yang sekarang umum digunakan oleh kapal-kapal sebagai bantuan navigasi. Echo-sounder komersil mempunyai lebar sinar 30-45^o vertikal tetapi untuk aplikasi khusus (seperti pelacakan ikan atau kapal selam atau studi lanjut dasarlaut) lebar sinar yang digunakan kurang 5^o dan arahnya dapat divariasikan. Walaupun menunjukkan pengaruh temperatur, salinitas dan tekanan pada laju bunyi dalam air laut (1500 ms^-1) relatif kecil dan sedikit perubahan pada c dapat menyebabkan kesalahan pengukuran kedalaman dan kesalahan sudut akanmenambah keburukan resolusi.

Metode akustik yang dipergunakan untuk mengeksplorasikan sumberdaya hayati laut mempunyai keunggulan komparatif yakni berkecepatan tinggi (great speed), estimasi stok ikan secara langsung (direct estimation) karena tidak tergantung dari statistik perikanan atau percobaan tagging, memungkinkan memperoleh dan memproses data secara real time, tepat, dan akurat, tidak berbahaya atau merusak bagi si pemakai alat maupun target atau obyek survei dan dilakukan dengan jarak jauh (remote sensing), serta dapat dipakai jika dengan metode lain tidak bisa atau tidak mungkin dilakukan. Untuk mempermudah kita dalam mendapatkan informasi tentang sekumpulan ikan, estimasi ikan dan zooplankton, kita dapat menggunakan software echoview. Echoview adalah software yang tersedia untuk pengolahan data dari echosounder dan sonar dansoftware ini merupakan salah satu aplikasi akustik perikanan.Echoview dikembangkan dan didukung oleh staf Myriax Softwaredi Hobart, Australia. Myriax Software adalah anak perusahaan yang dimiliki sepenuhnya oleh Myriax Pty Ltd, bermarkas di Tasmania dan memiliki kantor di San Diego, California, dan Shimonoseki, Jepang. Echoview didirikan pada tahun 1995 dan merupakan produk software unggulan Myriax.

 

Aplikasi alat ini sangat beragam dan mencakup: 

• Bathymetrik (hidrografi) mengamati dan membuat peta navigasi
• Klasifikasi tipe bawah untuk deskripsi habitat dalam studi ekosistem biologis 
• Pemantauan struktur terendam untuk pemeliharaan proyek-proyek teknik sipil 
• Menghitung dan pelacakan ikan untuk perikanan dan tujuan pengelolaan ekosistem 
• Karakterisasi sekumpulan ikan dan zooplankton untuk studi ekosistem dan Estimasi ikan dan zooplankton biomas untuk perikanan dan tujuan pengelolaan ekosistem. 

Hydro-acustic

Hydro-acoustic merupakan suatu teknologi pendeteksian bawah air dengan menggunakan perangkat akustik (acoustic instrument), beberapa antara lain: ECHOSOUNDER, FISHFINDER, dan SONAR. Teknologi ini menggunakan suara atau bunyi untuk melakukan pendeteksian. Sebagaimana diketahui bahwa kecepatan suara di air adalah 1.500 m/detik, sedangkan kecepatan suara di udara hanya 340 m/detik, sehingga teknologi ini sangat efektif untuk deteksi di bawah air. Beberapa langkah dasar pendeteksian bawah air adalah adanya transmitter yang menghasilkan listrik dengan frekwensi tertentu. Kemudian disalurkan ke transducer yang akan mengubah energi listrik menjadi suara, kemudian suara tersebut dalam berbentuk pulsa suara dipancarkan (biasanya dengan satuan ping).

Suara yang dipancarkan tersebut akan mengenai obyek (target), kemudian suara itu akan dipantulkan kembali oleh obyek (dalam bentuk echo) dan diterima kembali oleh alat transducer. Echo tersebut diubah kembali menjadi energi listrik; lalu diteruskan ke receiver dan oleh mekanisme yang cukup rumit hingga terjadi pemprosesan dengan menggunakan echo signal processor dan echo integrator.

Pemrosesan didukung oleh peralatan lainnya; komputer; GPS (Global Positioning System), Colour Printer, software program dan kompas. Hasil akhir berupa data siap diinterpretasikan untuk bermacam-macam kegunaan yang diinginkan. Bila dibandingkan dengan metode lainnya dalam hal estimasi atau pendugaan, teknologi hydro- acoustic memiliki kelebihan, antara lain. Informasi pada areal yang dideteksi dapat diperoleh secara cepat (real time). Dan secara langsung di wilayah deteksi (in situ).

Kelebihan lain adalah tidak perlu bergantung pada data statistik. Serta tidak berbahaya atau merusak objek yang diteliti (friendly), karena pendeteksian dilakukan dari jarak jauh dengan menggunakan suara (underwater sound). Menurut MacLennan and Simmonds (1992) hasil estimasi populasi adalah nilai absolut. Hydro-acoustic dapat digunakan dalam mengukur dan menganalisa hampir semua yang terdapat di kolom dan dasar air, aplikasi teknologi ini untuk berbagai keperluan antara lain adalah; eksplorasi bahan tambang, minyak dan energi dasar laut (seismic survey), deteksi lokasi bangkai kapal (shipwreck location), estimasi biota laut, mengukur laju proses sedimentasi (sedimentation velocity), mengukur arus dalam kolom perairan (internal wave), mengukur kecepatan arus (current speed), mengukur kekeruhan perairan (turbidity) dan kontur dasar laut (bottom contour).

Saat ini hydro-acoustic memiliki peran yang sangat besar dalam sektor kelautan dan perikanan, salah satunya adalah dalam pendugaan sumberdaya ikan (fish stock assessment). Teknologi hydro-acoustic 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 hydro-acoustic 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 hydro-acoustic mempunyai beberapa kelebihan, diantaranya :

• Berkecepatan tinggi,
• Estimasi stok ikan secara langsung dan wilayah yang luas dan dapat memonitor pergerakan ikan, 
• 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.

Macam akustik

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.  Pasif akustik 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”

Manfaat akustik

• Dapat mengetahui daerah diduga mempunyai kelimpahan/kepadatan ikan yang tinggi.
• Memberikan Informasi kepada Nelayan setempat sekaligus mengevaluasi kinerja unit penangkapan yang digunakan sehingga dapat dihasilkan hasil tangkapan yang optimum.
• Memberikan informasi kepada pelayaran agar terhindar dari bahaya-bahaya kapal kandas dikarenakan dangkalnya suatu perairan.
• Dapat mempermudah unit penelitian laut beserta sumberdaya laut tersebut.

Tweet