(ditulis untuk memenuhi Tugas Mata Kuliah TF 3204/Akustik semester II / 2008-2009, dosen : IGN Merthayasa)
Emisi Akustika
Emisi Akustika didefinisikan sebagai gelombang transien elastik yang dibangkitkan oleh suatu pelepasan banyak sekali (rapid) energi di dalam suatu material ketika terjadi propagasi keretakan dan deformasi internal di dalam suatu material/bahan.
Emisi akustika dapat digunakan untuk pengujian emisi. Uji Emisi Akustika dapat didefiniskan sebagai uji coba yang tidak merusak, yang secara pasif mendengarkan gelombang suara yang dihasilkan oleh stress (tekanan) di dalam suatu material. Selain itu, terdapat juga definisi lain dari uji emisi akustika, yaitu suatu metoda untuk menguji perilaku material yang mengalami deformasi karena adanya stress (tegangan/tekanan).
Dengan demikian, seolah-olah suatu bahan material dapat berbicara/mengeluh apabila mereka memiliki masalah internal, seperti adanya pertumbuhan defek(cacat), perkembangan keretakan, dan kerusakan-kerusakan internal lainnya yang diakibatkan oleh stress (tekanan).
Gelombang suara yang terjadi yang berasal dari material dideteksi, lalu diubah oleh transducer piezoelektrik menjadi variable voltase (volt). Lalu, dengan peralatan yang terkomputerisasi, fungsi tegangan terhadap waktu dapat diketahui (V(t)).
Jadi, dengan menggunakan emisi akustik, kerusakan skala kecil suatu material dapat dideteksi sedini mungkin untuk mencegah kemungkinan-kemungkinan berbahaya yang dapat muncul di kemudian hari. Selain itu, dengan adanya emisi akustik, dapat dilakukan uji tak merusak terhadap suatu bahan untuk menemukan cacat-cacat di saat bahan tersebut sedang digunakan.
Dengan demikian, dengan adanya pengetahuan mengenai emisi akustika dari suatu material, penelitian dan pengembangan di bidang material akan semakin berkembang.
Aplikasi
Aplikasi dari prisip emisi akustika antara lain:
1. Pengujian perilaku material, yang meliputi:
- Propagasi keretakan
- korosi
- korosi akibat stress ( tegangan)
- yielding
2. Pengujian tak merusak saat proses manufaktur, yang meliputi:
- Fabrikasi
- Proses deformasi
- Memantau proses pematrian
- Deteksi cacat pada material (seperti pori-pori, dll)
- Transformasi fasa pada logam dan alloy
- Pemrosesan material
3. Memantau struktur, yang meliputi:
- Memonitor secara kontinu
- Pengujian secara periodik
- Deteksi kebocoran
- Pendeteksian bagian-bagian yang terlepas
4. Keperluan lainnya, seperti:
- Di bidang elektronika: untuk mendeteksi partikel-partikel yang hilang dari sebuah komponen elektronika
- Di bidang penerbangan dan astronotika: pengujian kekuatan terhadap keretakan, korosi, dan struktur
Contoh Kasus pemanfaatan uji emisi akustika adalah dikembangkannya jaringan sensor emisi akustika tanpa kabel untuk memantau struktur jembatan.
Kelebihan dari pemanfaatan teknologi akustika ini adalah efisien, mudah untuk diinstall, murah, dan dapat diaplikasikan ke berbagai macam struktur. Dalam hal ini, akustik berperan sebagai metoda pemantauan tambahan untuk menginvestigasi status dari keseluruhan jembatan. Dalam hal ini, uji emisi akustik dapat mendeteksi cacat yang diakibatkan oleh propagasi keretakan akibat dari penggunaan rutin struktur jembatan tersebut.
Tetapi, metoda uji emisi akustik ini juga memiliki kelemahan, yaitu membutuhkan algoritma yang sangat handal, karena banyaknya data yang harus diolah dan ditransmisikan. Hal ini akan membuat trafik data semakin penuh.
Dalam menyelidiki status jembatan, gelombang dari emisi akustik ini dapat digunakan untuk korelasi data dan untuk pemantauan secara pasif.
Dalam korelasi data, uji akustik berperan untuk membuat data yang dihasilkan dari sensor-sensor menjadi lebih jelas, lebih mendetail. Tekniknya adalah dengan mengkorelasikan data-data dari emisi akustik dengan data-data dari sensor-sensor lainnya yang dipasang pada struktur jembatan. Maka, hasil algoritma korelasi terhadap data-data sensor dan emisi akustik tadi akan mengurangi banyaknya data yang akan ditransmisikan. Lalu, data-data yang dihasilkan dijumlah-jumlahkan, agar trafik data dapat dibuat seminim mungkin. Jadi, kelebihan dari metoda korelasi adalah mengurangi tingginya trafik data.
Selain korelasi data, emisi akustik juga dapat digunakan untuk pemantauan struktur secara pasif. Bagaimanapun juga, perubahan struktur dalam skala kecil pasti terjadi. Hal ini diakibatkan oleh adanya gelombang dari luar struktur yang masuk ke dalam struktur. Gelombang tersebut adalah gelombang stress (tegangan), dan gelombang inilah yang dimaksud sebagai emisi akustik. Sifat dan bentuk dari gelombang ini bergantung pada karakter sumber gelombangnya, sifat medium, dan bentuk geometri medium (struktur).
Sistem emisi akustik dalam jaringan sensor tanpa kabel harus dapat mendeteksi sinyal, mereduksi nois, mengkarakterisasi sinyal, menentukan lokasi sumber gelombang, dan menganalisis sinyal.
Untuk mendeteksi sinyal, dapat dilakukan korelasi data. Semiakin tinggi korelasi, semakin akurat sinyal yang terdeteksi dari suatu proses peretakan.
Bagaimanapun juga, sinyal emisi akustik sangat sensitif terhadap nois. Oleh karena itu, pada sistem jaringan sensor tanpa kabel ini harus diaplikasikan sebuah metoda yang dinamakan denoising (mereduksi nois).
Untuk melakukan lokalisasi, dapat digunakan berbagai macam teknik, dengan masing-masing algoritma yang berbeda, dan asumsi yang berbeda pula. Cara yang paling kasar untuk lokalisasi adalah menebak langsung. Dalam hal ini, metoda menebak langsung dapat menghemat biaya pemasangan sensor dan biaya analisis data. Metoda ini cukup baik jika kita memiliki pengetahuan tentang struktur jembatan yang sedang diuji tersebut.
Sedangkan metoda yang lebih baik adalah dengan menggunakan teknik planar, yaitu merekam sinyal-sinyal emisi akustik dengan 2 sensor atau lebih pada waktu yang sama.
Akan tetapi, kedua metoda tadi akan lebih baik jika kita memiliki informasi tentang jembatan tersebut dari inspektur jembatannya, atau dari construction plan-nya.
Referensi:
• Hamstad, Marvin. 2003. Acoustic Emission Technology. http://www.engr.du.edu/profile/Marvin
• Physical Acoustic Corporation. 2009. Acoustic Emission Technology. http://www.acousticemission.com/
• Grosse, Christian U.; Kruger, Markus; Glaser, Steven D. Wireless Acoustic Emission Sensor Networks for Structural Health in Civil Engineering.
No comments:
Post a Comment