Low Versus High Frequencies Echosounder
-
Upload
ihsanmuafiry -
Category
Documents
-
view
151 -
download
35
description
Transcript of Low Versus High Frequencies Echosounder
-
SURVEY HIDROGRAFI
Dosen Pengampu : Khomsin, ST, MT.
IHSAN NAUFAL MUAFIRY - 3511100064
TEKNIK GEOMATIKA
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2015
LOW VS HIGH FREQUENCY ECHOSOUNDER
-
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Echosounding adalah jenis instrumen akustik suara (echo) yang digunakan untuk
menentukan kedalaman air dengan mengirimkan pulsa suara ke dalam air. Interval waktu
antara pancaran sinyal dari transmitter (transducer) ke obyek (seabed) hingga ditangkap
kembali oleh transducer adalah yang digunakan untuk menentukan kedalaman air bersama
dengan kecepatan suara dalam air pada saat itu. Informasi ini kemudian biasanya digunakan
untuk keperluan navigasi atau untuk mendapatkan kedalaman untuk memetakan tujuan.
Kata sounding digunakan untuk semua jenis pengukuran kedalaman, termasuk mereka
yang tidak menggunakan suara, dan tidak terkait dalam asal ke suara kata dalam arti kebisingan
atau nada. Echo terdengar adalah metode yang lebih cepat untuk mengukur kedalaman dari
teknik sebelumnya menurunkan garis terdengar sampai menyentuh bagian bawah.
Echosounder Single-beam adalah sistem pemetaan dasar laut akustik asli dan
sederhana. Alat ini terdiri dari transducer, dipasang baik untuk lambung perahu atau ke
samping, sopir, dan sistem display. Dengan setiap ping sounder, pengemudi memberi energi
transduser, menghasilkan sinyal dalam air diarahkan ke arah seabed. Energi yang dipantulkan
kembali ke transduser, di mana pantulan ini mengena pada reciever, kemudian terdeteksi dan
terakhir ditampilkan.
Kedalaman berasal dari mengukur waktu tempuh, dan mengetahui kecepatan suara
dalam air. Echosounder Single-beam terdapat dua model yaitu single-beam tunggal dan dual-
frekuensi. Bedanya model dual-frekuensi menyediakan dua perkiraan kedalaman. Itu ditinjau
dari model, adapun jenis spesifikasi echosounder juga bisa dikelaskan berdasarkan panjang
gelombang yang dipancarkan. Semakin panjang gelombang suaranya maka dikatakan Low
Frequency Echosounder, begitu juga sebaliknya. Lantas apa perbedaan antara Low dan High
frequency pada instrumen echosunder akan di bahas pada makalah ini.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan dari makalah ini adalah :
Mahasiswa mampu membedakan kegunaan single beam berfrekuensi rendah dengan
frekuensi tinggi
Mahasiswa mampu mengetahui kegunaan dasar survey menggunakan single beam baik
frekuensi rendah dan tinggi
-
Mahasiswa dapat menganalisa single beam frekuensi rendah dan frekuensi tinggi dalam
bidang survey hidrografi
1.3 Manfaat
Adapun manfaat dari makalah ini adalah :
Mahasiswa mendapatkan wawasan mengenai jenis-jenis single beam echosounder
Mahasiswa mendapatkan pengetahuan mengenai kegunaan dari masibg-masing single
beam echosunder dengan frekuensi rendah dan tinggi.
Memenuhi tugas perkuliahan mata kuliah Survey Hidrografi
-
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Echosounder dan Jenisnya
Echosounder adalah jenis instrumen akustik suara (echo) yang digunakan untuk
menentukan kedalaman air dengan mengirimkan pulsa suara ke dalam air. Interval waktu
antara pancaran sinyal dari transmitter (transducer) ke obyek (seabed) hingga ditangkap
kembali oleh transducer adalah yang digunakan untuk menentukan kedalaman air bersama
dengan kecepatan suara dalam air pada saat itu. Informasi ini kemudian biasanya digunakan
untuk keperluan navigasi atau untuk mendapatkan kedalaman untuk memetakan tujuan.
Kata sounding digunakan untuk semua jenis pengukuran kedalaman, termasuk mereka
yang tidak menggunakan suara, dan tidak terkait dalam asal ke suara kata dalam arti kebisingan
atau nada. Echo terdengar adalah metode yang lebih cepat untuk mengukur kedalaman dari
teknik sebelumnya menurunkan garis terdengar sampai menyentuh bagian bawah.
Echosounder Single-beam adalah sistem pemetaan dasar laut akustik asli dan
sederhana. Alat ini terdiri dari transducer, dipasang baik untuk lambung perahu atau ke
samping, sopir, dan sistem display. Dengan setiap ping sounder, pengemudi memberi energi
transduser, menghasilkan sinyal dalam air diarahkan ke arah seabed. Energi yang dipantulkan
kembali ke transduser, di mana pantulan ini mengena pada reciever, kemudian terdeteksi dan
terakhir ditampilkan.
Berdasarkan jumlah pancaran sinyal yang dihasilkan echosounder di bagi menjadi dua
jenis; yaitu Single Beam Echosounder (SBES) daan Multi Beam Echosounder (MBES). Untuk
SBES jumlah ping beam yang dikeluarkan dari transducer setiap epok pengambilan datanya
hanya berjumlah satu ping beam. Sedangkan MBES mengeluarkan ping beam lebih dari satu
bahkan bisa hingga 1400 ping beam. Sehingga jumlah titik yang didapatkan dari MBES lebih
banyak dan kerapatan pemodelan yang dihasilkan akan semakin teliti pula.
2.1.1 Cara Kerja Echosounder (Single Beam)
Sinar echosounder tunggal mengirimkan pulsa akustik dari transduser ke dalam kolom
air menuju dasar laut. Waktu tempuh sebelum sinyal diterima kembali akan memberikan,
bersama-sama dengan kecepatan suara yang benar, kedalaman air di bawah transduser.
-
H adalah kedalaman air, t adalah waktu tempuh dua arah dan c kecepatan suara di
dalam kolom air. Biasanya beberapa sinyal yang diterima kembali. Hal ini sebagian karena
hamburan, tetapi untuk frekuensi yang lebih rendah dan kedalaman sinyal sering (beberapa
kali) menyebarkan kembali dari antarmuka permukaan laut ke bawah di mana itu
mencerminkan kembali ke echosounder.
2.1.2 Durasi Gelombang
Durasi gelombang adalah lamanya waktu sounder mentransmisikan kekuatan pada
transduser. Hal ini secara langsung (proporsional) terkait dengan jumlah energi yang
disebarkan ke dalam air. Sebuah durasi gelombang pendek tidak memberikan banyak energi
ke dasar laut sebagai gelombang panjang dan kemungkinan akan berisi informasi kurang dari
dengan durasi gelombang yang panjang. Untuk air dangkal durasi gelombang panjang bisa
mengakibatkan memiliki sinyal kembali sebelum gelombang telah sepenuhnya ditransmisikan,
menyebabkan ketidakmampuan untuk membedakan sinyal kembali pada transduser. Dua arah
waktu tempuh t dari sinyal antara transduser dan bawah karena itu harus lebih besar dari durasi
sinyal T.
2.1.3 Daya yang Ditransmisikan
Memilih pengaturan daya yang tepat harus dilakukan dengan baik untuk
memaksimalkan kemampuan sounder. Sinyal terlalu lemah dapat dilemahkan banyak dengan
dasar laut yang lembut di mana gelombang yang sangat kuat dapat menyebabkan sinyal kliping
di dasar keras.
2.1.4 Tingkat Ping
Tingkat pengulangan sinyal dapat diubah selama survei tanpa mempengaruhi sifat
sinyal (asalkan tingkat ping tidak begitu tinggi terjadi gangguan). Sebuah tingkat ping optimal
dapat ditentukan sesuai kecepatan kapal dan kedalaman, memastikan cakupan yang tepat dari
daerah yang akan disurvei.
-
Gambar 2.2: Penyerapan vs frekuensi [13] untuk dua model. Ekspresi Thorpe berkaitan
penyerapan secara eksklusif untuk frekuensi dan memiliki karena itu akurasi dan diterapkan
secara terbatas. Sering kali ini cukup untuk penggunaan praktis. Ekspresi oleh Francois dan
Garrison adalah, di samping frekuensi, fungsi dari suhu, salinitas, kedalaman dan pH. Hal ini
lebih rumit namun memiliki penerapan yang lebih luas. Dimana lp adalah jarak antara berhasil
ping, Vship adalah kecepatan kapal dan p adalah tingkat ping. Tingkat ping maksimum
ditentukan oleh kedalaman, dari mana waktu tempuh sinyal dapat dihitung, menulis ulang
persamaan 3.1 sebagai:
Di mana t adalah waktu tempuh dua arah sinyal dan H adalah kedalaman air di bawah
echosounder. Untuk memastikan rekaman tepat gema p harus memungkinkan sinyal untuk
melakukan perjalanan beberapa kali antara dasar laut dan permukaan laut.
-
2.2 Echosounder Low Frequency
Frekuensi secara langsung berkaitan dengan penyerapan dalam medium. Pada umumnya
frekuensi Single Beam Echosounder berkisar dari 12 kHz hingga 300 kHz.
Frekuensi rendah akan memiliki penetrasi lebih dalam ke dasar laut dan karena itu
membawa informasi lebih lanjut tentang lapisan yang lebih dalam kembali ke penerima. Sistem
frekuensi rendah adalah sistem yang besar, hal ini karena sudut pembukaan sistem tergantung
pada frekuensi sebagai
Dengan c kecepatan suara, f frekuensi dan dt diameter transduser. menjaga
sudut pembukaan terbatas
-
Overview). Seperti yang dijelaskan oleh Geng, X., A. Zielinski, jenis frekuensi yang ada pada
survey batimetrik menggunakan echosounder, seperti dibawah ini (Precise multibeam
acoustic bathymetry. Marine Geodesy, 221999):
Untuk kedalaman air hingga 100 meter, maka frekuensi yang harus digunakan adalah
jenis frekuensi yang tinggi (>200 kHz)
Untuk kedalaman air hingga 1500 meter, maka frekuensi yang digunakan adalah
frekuensi yang lebih rendah (50-200 kHz)
Untuk kedalaman air hingga lebih dari 1500 meter, maka frekuensii yang digunakan
adalah frekuemsi rendah ( 12-50 kHz)
Jenis gelombang ini memiliki kemampuan yang baik dalam menampilkan resolusi
horisontalnya. Sehingga memudahkan kita untuk membedakan detail yang ada di dalam air
dengan dasar laut itu sendiri.
Jenis gelombang ini mempengaruhi dua parameter lainnya. Seperti lebar
pancaran/sudut pancaran gelombang (beam) dan ukuran transduser pada instrument MBES-
nya. Lebar pancaran dengan frekuensi tinggi akan membutuhkan transduser yang lebih kecil
dibandingkan gelombang yang berfrekuensi rendah. Begitu juga sebaliknya. Seperti pada
gambar grafik di bawah ini.
Gambar 1 . Grafik Panjang Diameter dan Sudut Pancar pada
Gelombang Frekuensi Tinggi dan Rendah (Geng, X., A. Zielinski: Precise multibeam acoustic
bathymetry. Marine Geodesy, 221999) Diameter transduser pada gelombang frekuensi tinggi berkisar Antara 0-0,5 m dan untuk sudut pancarnya berkisar antara 0-90o.
-
Gambar 2. Ilustrasi Transduser dan sudut pancarnya
Ditinjau dari karakteristik jenis echosounder bergelombang frekuensi tinggi baik dan efektif
digunakan untuk pengukuran kedalaman air pada air dangkal (mulai dari 0.5-1000 meter). Hal
ini disebabkan dari frekuensinya yang besar memiliki redaman yang besar pula sehingga range
pancarannya menjadi lebih terbatas daripada gelombang yang memiliki frekuensi rendah.
-
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Low Frequency dan High Frequency Echosuonder
Low Frequency biasanya adalah saat mengukur kedalaman dari laut dalam, karena
mempunyai atenuasi yang rendah, tetapi membutuhkan transducer atau penerima yang besar
karena gelombangnya tidak sejalan dengan arah kapal biasanya, sedangkan frekuensi
tinggi digunakan dalam pengukuran kedalaman laut yang lebih dangkal karena mempunyai
atenuasi tinggi, tetapi keuntungannya adalah transducer dari frekuensi tinggi ini lebih kecil,
sehingga cocok digunakan dalam kapal yang kecil dan biasa, seperti kapal nelayan. Untuk
ketelitian, sebenarnya kedua frekuensi ini sama saja, tetapi karena frekuensi tinggi lebih cepat
kembali ke kapal, maka lebih detail milik frekuensi tinggi, tetapi data yang dihasilkan lebih
besar dan membutuhkan computer yang lebih canggih dan mumpuni daripada frekuensi
rendah.
Ditinjau dari kelebihan low frequency echosounder, insturumen jenis ini berkemampuan untuk
menembus bahan-bahan material bawah laut yang konsolidasinya sedikit, sehingga jika
pada saat pengolahan data tidak perlu dilakukan banyak penghapusan noises. Namun
kelemahan single beam echosounder frekuensi lemah adalah dalam penggunaan beam yang
lebih besar akan dihasilkan distorsi dan menghasilkan survey dengan resolusi yang rendah,
kesalahan posisi yang signifikan akibat dari footprint akan lebih besar, deteksi kemiringan
terdistorsi dan determinasi navigasi kedalaman akan sulit di interpretasikan pada saat
pengolahan. Adapun berlaku sebaliknya pada high frequensy echosounder.
Seperti yang dijelaskan oleh Geng, X., A. Zielinski, jenis frekuensi yang ada pada survey
batimetrik menggunakan echosounder, seperti dibawah ini (Precise multibeam acoustic
bathymetry. Marine Geodesy, 221999):
Untuk kedalaman air hingga 100 meter, maka frekuensi yang harus digunakan adalah
jenis frekuensi yang tinggi (>200 kHz).
Untuk kedalaman air hingga 1500 meter, maka frekuensi yang digunakan adalah
frekuensi yang lebih rendah (50-200 kHz).
Untuk kedalaman air hingga lebih dari 1500 meter, maka frekuensii yang digunakan
adalah frekuemsi rendah ( 12-50 kHz).
-
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Kesimmpulan yang bisa diambil dari makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Salah satu metode terkini yang digunakan sebagai penentuan kedalaman suatu perairan
adalah dengan menggunakan metode akustik (suara/echo).
2. Istrumen akustik yang digunakan dalam penentuan kedalaman adalah Echosounder
yang dibagi menjadi dua jenis berdasarkan jumlah pancaran gelombang yang dihasilkan
alatnya (transducer); Single beam echosounder (SBES) dan Multi beam echosounder
(MBES).
3. Berdasarkan frekuensi gelombangnya, echosounder dibagi menjadi ke dalam dua jenis;
Low frequency echosounder dan High frequency echosounder.
4. Kelebihan low frequency echosounder, insturumen jenis ini berkemampuan untuk
menembus bahan-bahan material bawah laut yang konsolidasinya sedikit.
5. Kelemahan single beam echosounder frekuensi lemah adalah dalam penggunaan beam
yang lebih besar akan dihasilkan distorsi dan menghasilkan survey dengan resolusi
yang rendah, kesalahan posisi yang signifikan akibat dari footprint akan lebih besar,
deteksi kemiringan terdistorsi dan determinasi navigasi kedalaman akan sulit di
interpretasikan pada saat pengolahan.
6. Kelebihan dan kekurangan pada high frequency echosounder adalah kebalikan daripada
kelebihan dan kekurangan low frequency echosounder.
7. Penggunaan yang tepat anatara low dan high frequency echosounder apabila digunakan
sesuai dengan kriteria sebagai berikut:
Untuk kedalaman air hingga 100 meter, maka frekuensi yang harus digunakan
adalah jenis frekuensi yang tinggi (>200 kHz).
Untuk kedalaman air hingga 1500 meter, maka frekuensi yang digunakan
adalah frekuensi yang lebih rendah (50-200 kHz).
Untuk kedalaman air hingga lebih dari 1500 meter, maka frekuensii yang
digunakan adalah frekuemsi rendah ( 12-50 kHz).
-
DAFTAR PUSTAKA
Geng, X., A. Zielinski. Precise multibeam acoustic bathymetry. Marine Geodesy, 221999.
Ingham, A. E. (1975). Sea Surveying. London: John Wiley & son Ltd.
Kongsberg Brochure, EM 1002 Multi Beam Overview
Poerbandono, D. r. (2005). Survei Hidrografi. Bandung: PT. Refika Aditama.
Professional Surveyors. (2014, March Sunday). Magazine for Hydrographic Surveys.
Retrieved from Proffesional Surveyors of North America:
http://www.profsurv.com/assets/magazines/articles/70298/productsurvey_v_pdfdocument
_30.pdf.