1
RANCANG BANGUN RUANG PENGUKURAN TRANSMISSION LOSS MINI DI JURUSAN TEKNIK FISIKA ITS M. Bayu Lazuardy T. , dan Andi Rahmadiansah ST, MT. Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, ITS Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected]
Abstrakβ Koefisien absorbsi dari suatu bahan adalah salah satu hal yang penting dalam dunia akustik. Pada saat ini sudah banyak ruang akustik yang dapat menyerap suara dengan bahan akustik yang beraneka ragam.Pemantulan suara pada saat ini masih kurang banyak menarik perhatian masyarakat, pemantulan suara bisa dapat mendapatkan perhatian yang besar didalam dunia industri terutama bahan. Tingkat pemantulan suara merupakan salah satu kriteria penting bagi sebuah bahan. Isolasi suara dari bahan-bahan sangat diperlukan dalam mengendalikan kebisingan (noise). Sifat isolasi suara dari bahan-bahan dapat diketahui dengan mengukur transmission loss . Dalam perancangan ruang dengung mini ini menggunakan dua ruang dengung mini dengan volume 9m3. Dari perancangan yang dilakukan ruang pengukuran transmission loss mini dapat menjadi alat uji spesimen, khususnya di jurusan Teknik Fisika ITS. Kata kunci: Transmission Loss
K
I. PENDAHULUAN
oefisien absorbsi suatu bahan merupakan kriteria ideal untuk merancang ruang akustik dengan bahan yang sangat absorbs (menyerap). Untuk mencari suatu koefisien absorbsi dari suatu bahan dapat dilakukan dengan beberapa macam alat, yaitu ruang pengukuran transmission loss. Ruang pengukuran transmission loss mempunyai fungsi sebagai ruangan yang dapat menentukan nilain absorpsi dari suatu spesimen uji. Saat ini Teknik Fisika ITS khususnya di laboratorium akustik dan fisika bangunan masih belum memiliki ruang pengukuran transmission loss yang sesuai dengan standar yang digunakan disaat ini. Fungsi dari ruang pengukuran transmission loss banyak di butuhkan di laboratorium akustik dan fisika bangunan baik untuk kebutuhan akademis maupun penelitian. Oleh karena itu kami mengusulkan untuk pembuatan rancang bangun ruang pengukuran transmission loss mini, dengan ukuran 3,1m x 1,5m x 2m karena hal ini menyesuaikan dengan kondisi didalam laboratorium, selain itu nantinya ruang dengung mini disesuaikan dengan standar yang ada, agar ruang dengung mini ini dapat menunjang kegiatan akademik dan penelitian khususnya di Teknik Fisika ITS Surabaya.
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Ruang Pengukuran Transmission Loss Mini Ruang pengukuran transmission loss dapat digunakan sebagai ruangan untuk melakukkan pengujian terhadap sebuah spesimen untuk didapatkan nilai transmission loss. Ruang pengukuran transmission loss dapat dianggap sebagai kebalikan dari ruang anechoic, karena batas-batasnya memantulkan dan bukan menyerap. Ruang dengung dirancang atau didesain untuk menentukan output daya suara sumber kebisingan, hilangnya trasmisi partisi, penyisipan sumber kebisingan, karakteristik respon mikrofon dan koefisien penyerapan bahan secara acak. Ruang pengukuran transmission loss mempunyai tujuan untuk menciptakan lingkungan pengukuran akustik, didefinisikan sebagai medan suara di mana aliran energi akustik sama di segala arah. Untuk membuat ruang dengung yang sempurna harus pertimbangan yang sangat hati hati. Faktor yang harus dipertimbangkan untuk membuat ruang dengung adalah : volume interior, dimesi ruangan untuk menguji objek, isolasi getaran, sistem ventilasi, pintu, dan sistem elektronik.
Gambar 1. Rancangan Ruang Pengukuran Transmission Loss Mini Ruang pengukuran transmission loss ini mempunyai 3 bagian yaitu : source room, specimen space, receiving room. Source room berfungsi sebagai ruangan yang menjadi tempat pembangkitan sumber suara, specimen space mempunyai fungsi sebagai tempat spesimen yang akan diujikan atau diukur, sedangkan receiving room berfungsi sebagai ruangan penerima,
2 ruangan ini dikatakan sebagai ruang penerima dikarenakan microphone atau sound level meter diletakan diruangan tersebut. B. Transmission Loss Pada suatu bahan akustik bahan akustik faktor karakteristik yang dinilai adalah nilai transmission loss (TL) material akustik. Dengan kata lain kemampuan materia akustik untuk tidak meneruskan bunyi dari ruang sumber suara terhadap ruang penerima. Untuk mengisiolasi atau tidak meneruskan bunyi kepada ruang penerima dibutuhkan sebuah bahan yang memiliki nilai transmission loss yang tinggi. Transmission loss menyatakan besarnya energi yang hilang karena gelombang bunyi melewati sebuah penghalang atau partisi seperti pada ilustrasi berikut :
sebagai ruang sumber suara, serta ruang yang lain berperan sebagai ruang penerima suara. Besar dari rugi transmisi dari bahan partisi tidaklah sama dengan selisih tingkat tekanan suara antara ruang sumber dengan ruang penerima, dipengaruhi oleh absorpso suara antara ruang sumber dengan ruang penerima, tetapi masih dipengaruhi oleh absorpsi suara pada ruang penerima. Sehingga persamaan yang digunakan dalam pengukuran ruang dengung adalah TL = L1 β L2 + 10 log Atau
S Arec
TL = NR + 10 log dan
2.3
S Arec
2.4
NR = L1 β L2
2.5
dengan NR adalah noise reduction, L1 adalah tingkat tekanan suara dalam ruang sumber, L2 adalah tingkat tekanan suara dalam ruang penerima, S adalah luas sampel bahan partisi [m2], Arec = SΞ±sab = total penyerapan suara pada ruang penerima [m 2 Sabine], V volume ruang penerima [m3], serta T60 waktu dengung ruang penerima. Untuk mendapatkan nilai transmission loss dari spesimen bahan yang diuji menggunakan persamaan yang mengikut standar sebagai berikut : ππΏ = ππ
+ 10 log10 π β 10 log10 π΄2
2.6
Gambar 2.2 Transmisi Bunyi Melewati Partisi
Pada gambar 2.2 dijelaskan terjadinya pengurangan tingkat tekanan bunyi dari 100dB menjadi 55dB. Pengurangan ini terjadi dikarenakan bahan atau spesimen partisi mengubah energi menjadi bentuk energi lainnya. melalui proses pengurangan tersebut maka yang tersaring menjadi energi bunyi hanya sebagian. Transmission Loss atau rugi transmisi dapat didifeinisikan dengan rasio logaritmis antara daya suara (WΟ) yang ditransmisikan oleh sebuah bahan partisi terhadap daya suara yang datang (Wi). Transmission Loss (TL) umumnya digunakan sebagai parameter kemampuan bahan dalam meredam sebuah suara. Secara sistem matematis dapat dirumuskan sebagai :
Wο΄ Wi 1 TL = 10 log ο΄
TL = 10 log
2.1 2.2
dengan Ο sebagai koefisien transmisi suara dari bahan yang digunakan, yatu rasio antara daya suara yang ditransmisi suatu bahan partisi terhadap daya suara yang datang. Pengukuran transmission loss suatu bahan partisi membutuhkan dua ruang dengung yang salah sisinya bersebelahan dengan ruang yang satu berperan
Dimana TL adalah transmission loss, NR (Noise Reduction), S adalah luas penampang bidang partisi antara source room dengan recieving room, dan A2 adalah luas bidang serap pada receiving room. NR didapatkan dari nilai input dikurangi nilai output ketika pengambilan data di ruang dengung min C. Transmission Loss Komposit Masalah dari sebuah ruang pengukuran transmission loss terdapat pada ruang sumber suara (source room) dengan ruang penerima (recieving room) dimana ketika dua ruangan dipisahkan dengan sebuah partisi, partisi di ruang pengukuran transmission loss berupa sebuah tembok yang memiliki sebuah permukaan yang terdiri dari dua jenis bahan yang berbeda. Penggunaan bahan atau material komposti pada partisi atau dinding dapat menghasilkan transmission loss yang lebih tinggi daripada dinding yang berbahan sama atau homogen terutama ketika pada frekuensi tinggi. Transmission loss dapat dihitung menggunakan keseluruhan menggunakan elemen dinding komposit yang memiliki nilai transmission loss terkecil. Transmission loss untuk dinding komposit yang berbeda dapat dihitung menggunakan persamaan : 1
ππΏππππ = 10 log ( ) π
2.7
Dimana TL comp adalah transmission loss composite dan π sebagai koefisien transmisi suatu bahan. Koefisien transmisi
3 dinding komposit rata-rata untuk sebuah dinding komposit dapat menggunakan persamaan berikut
Ο=
S1Ο1+S2Ο2+S3Ο3β¦SnΟn π1+π2+π3β¦..ππ
2.8
Dimana Ο adalah Ο tiap frekuensi yang akan dihitung, Ο1 sebagai koefisiensi transmisi tempat spesimen sedangkan Ο2 sebagai koefisiensi transmisi dinding partisi. S1 sebagai luas permukaan spesimen, dan S2 sebagai luas permukaan dinding partisi keseluruhan. III METODOLOGI PENELITIAN Pada bab ini akan dijabarkan tentang mengenai rancang bangun ruang dengung mini di jurusan Teknik Fisika ITS, terdapat metodologi yang dilakukan secara bertahap. A.
Alur Perancangan Pada bab ini akan dijabarkan tentang mengenai rancang bangun ruang pengukuran transmission loss mini di jurusan Teknik Fisika ITS, terdapat metodologi yang dilakukan secara bertahap.
waktu dengung yang baik. Tahapan selanjutnya menentukan bahan yang akan digunakan untuk sebagai bahan ruang pengukuran transmission loss mini , material material ini sangat berpengaruh untuk pemantulan suara karena setiap material memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Tahapan berikutnya adalah pembangunan ruang pengukuran transmission loss mini , pembangunan ruang pengukuran transmission loss mini ini memiliki beberapa tahap yaitu, pembuatan rangka ruang pengukuran transmission loss mini lalu pembuatan lantai, pemasangan material, pemasangan atap dan tahap terakhir dari pembangunan ruang pengukuran transmission loss mini adalah pemasangan pintu pada kedua sisi bangunan. Tahap pembangunan ruang pengukuran transmission loss mini selesai dilanjutkan pada tahap validasi, validasi ruang dengung ini dilakukan dengan cara mendapatkan nilai transmission loss pada ruang pengukuran transmission loss yang telah teruji, dalam perancangan ini validasi menggunakan ruang pengukuran transmission loss yang dimiliki oleh Laboratorium Fisika Bangunan, Fisika Teknik, ITB. Nilai transmission loss yang didapatkan menggunakan ruang pengukuran transmission loss milik Fisika Teknik ITB dibandingkan dengan nilai transmission loss yang dirancang pada perancangan Tugas Akhir ini. IV. PEMBAHASAN Pada bab ini dijelaskan tentang pemaparan data-data yang telah diperoleh dari pengambilan data ruang pengukuran transmission loss mini, dan akan diolah untuk menvalidasi ruang pengukuran transmission loss yang di rancang. A.
Gambar 3 Flowchart Alur Perancangan
Dari flowchart diatas dapat diketahui tahapan-tahapan dalam perancangan ruang pengukuran transmission loss mini . Tahapan pertama dari perancangan ini adalah mendesain ruang pengukuran transmission loss mini , desain ruang pengukuran transmission loss mini menentukan ukuran dari ruang pengukuran transmission loss mini agar dapat mendapatkan
Desain Ruang Pengukuran Transmission Loss Mini Desain ruang pengukuran transmission loss mini yang dirancang berukuran 3,1m x 1,5m x 2m. Untuk Mencapai sifat akustik dalam pengukuran transmission loss mini desain yang ditetapkan adalah sebagian besar kebisingan menggunakan dari dari 250 Hz keatas,dikarenakan ruang mini atau kecil mampu membaca dari batas frekuensi ini. Penyebaran nilai yang diukur setara dengan ruangan pengukuran transmission loss. Ruang ini harus mempunyai konstruksi bahan dan komponen yang mudah dibangun. Dalam setiap ruangan kubik atau persegi panjang akan berdiri sifat gelombang. Pada frekuensi rendah modus dipisahkan dengan baik dan susah untuk menciptakan diffuse field. Pada frekuensi tinggi dimana panjang gelombang suara jauh lebih kecil dari dimensi ruangan dapat membangkitkan beberapa mode sekaligus. Untuk memastikan bidang difus terkencil dimensi ruangan yang dirancang haru berurutan besarnya dari panjang gelombang frekuensi. Dimana dimensi terkecil adalah lebih dari setengah panjang gelombang dari frekuensiyang dikehendaki ketika perancangan. Sebuah sinyal 250 Hz memliki panjang gelombang 1,36m( 200Hz sesuai dengan 1,70m) dengan dimensi ruangan terkecil harus lebih besar dari 0,68m agar bidang 250Hz untuk menjadi difusi, pengukuran diambil dalam band oktaf harus dipastikan pengukuran 200Hz wajar sehingga ruangan akan didesain untuk memiliki dimensi terkecil lebih besar dari setengah panjang gelombang.200Hz atau kurang dari 0,85m
4 . Dari pernyataan diatas nilai luas minimum adalah 250Hz harus memiliki minimal panjang gelombang 1,36m. Untuk desain yang dirancang didapatkan untuk setiap ruangan desain ruang pengukuran transmission loss mini yang memiliki dua ruangan dirancang berukuran 3,1 m x 1,5m x 2m. B. Perhitungan Transmission Loss Pada Frekuensi 125Hz 1
TL125 = 10 Log (
π
) 1
1
630
1
1
1250
1
1600
(π ) 2,69
π 125 (S1 + S2 ) β π1 S1 = π2 S2
2500
0,371 (3) β 1 x 0,36 = π2 2,64
3150
62,1
69,3
62,9
69
59,1
69
62,1
68,9
62,7
68,5
61,9
66,7
59,7
65,9
58,5
63,9
57,3
6,3 8 6,9 6,4 9,9 6,9 6,2 6,6 7 7,4 6,6
4,60
5,90
2,10
2,49
3,80
4,73
2,70
3,25
2,20
2,62
5,70
7,72
2,70
3,25
2,00
2,37
2,40
2,87
2,80
3,38
3,20
3,90
2,40
2,87
Tabel 4.1 Hasil Nilai TL Pengukuran dan TL Perhitungan TL TL Freku Source Recieving NR Penguk Perhitu ensi Room Room uran ngan 84,5
76
72,9
65
72,9
64,8
8,5 7,9 8,1
4,30
5,44
3,70
4,59
3,90
4,87
TL PENGUKURAN
3150
2000
1250
TL PERHITUNGAN 800
Dari perhitungan menggunakan persamaan 2.6 dan 2.7 diatas didapatkan nilai transmission loss menggunakan perhitungan π sebesar 5,4480 sedangkan nilai transmission loss melalui pengukuran sebesar 4,308707. Hasil perhitungan transmission loss menggunakan persamaan 2.7 dan 2.8 pada frekuensi 160Hz hingga 3150Hz dan perbandingan nilai transmission loss melalui pengukuran di ruang pengukuran transmission loss mini dapat dilihat pada tabel 4.1 dan Gambar 4.1 dibawah ini :
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 500
1
0,2852
TL = 5,44
200
69
125
TL = 10 Log
1 π2
Transmission Loss
TL = 10 Log
160
63,8
8,8
= πBatu Bata Ringan
0,2852 = πBatu Bata Ringan
125
71,8
1000
)
2000
2,64
62,5
800
π125 = 0,371
0,753
68,8
315
π=
)
π
π
400
61,9
200
2,69 =
π
= Log ( )
100,43 = (
315
70,7
500
4,308 = 10 Log ( 4,308 10
250
Frekuensi Gambar 4.1 Grafik Perbandingan nilai TL Pengukuran dan TL Perhitungan
Pada tabel 4.1 dan gambar 4.1 didapatkan nilai transmission loss melalui perhitungan dan melalui pengukuran mempunyai selisih rata rata sebesar satu, disini membuktikan ruang pengukuran transmission loss mini menghasilkan nilai transmission loss yang hanya memiliki selisih sebesar satu dengan dibandingkan melalui perhitungan persamaan 3.7 dan 3.8 C. Pengukuran Transmission Loss Pengukuran transmission loss yang dilakukan di ruang pengukuran transmission loss mini dan ruang pengukuran
5 transmission loss milik laboratorium Fisika Bangunan,Fisika Teknik ITB. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan spesimen yaitu batu bata ringan yang berukuran 7,5cm, panjang 60cm, tinggi 20cm dan berat 570 gr lalu dibentuk menjadi persegi yang mempunyai ukuran 60cm x 60cm.selain menggunakan batu bata ringan sebagai uji spesimen, spesimen dari LHI menjadi bahan spesimen yang digunakan validasi ruang pengukuran transmission loss yang dirancang. Spesimen yang di uji mempunya 3 jenis bahan. Perhitungan transmission loss menggunakan persamaan sebagai berikut :
160
83,8
61,4
22,4
18,20
200
83,2
64,7
18,5
14,30
250
81,5
64,5
17
12,80
64
15,8
11,60
65,7
19
14,80 14,10
4.2
π»π³ = π΅πΉ + ππ π₯π¨π ππ πΊ β ππ π₯π¨π ππ π¨π
dimana TL adalah transmission loss, NR (Noise Reduction), S adalah luas penampang bidang spesimen, dan A2 adalah luas bidang serap pada receiving room. NR didapatkan dari nilai input dikurangi nilai output ketika pengambilan data di ruang pengukuran transmission loss mini. S mempunyai nilai 0,36m2, nilai ini berasal dari ukuran ruang spesimen yang dibentuk dengan ukuran 60cm x 60cm, sedangkan A2 mempunyai nilai yang didapat dari luas satu ruangan dikalikan dengan nilai koefesiensi serap dari bahan spesimen yang diuji. Luas satu ruangan memiliki besar ruangan sebesar 10,5m2 dan nilai koefesiensi serap dari spesimen yang diuji. Dari pengukuran yang dilakukan didapatkan data sebagai berikut : 4.3.1 Pengambilan Data Titik 1
315 400
79,8 84,7
500
81,5
63,2
18,3
630
82,1
62,7
19,4
15,20
800
79,5
58,6
20,9
16,70
1000
82,9
60,7
22,2
18,00
1250
82,3
59,2
23,1
18,90
1600
80,6
59,6
21
16,80
59,7
22,8
18,60
57,1
23,9
19,70
54,7
25,3
21,10
2000 2500 3150
82,5 81 80
25 20 15 TL 1 10
TL 2
5
Frekuensi
Source Room
Receiving Room
NR
TL
125
50,29
30,4
19,89
15,69
160
51,84
31,76
20,08
15,88
200
52,82
32,44
20,38
16,18
250
54,85
34,36
20,49
16,29
400
56,12
42,48
13,64
9,44
500
63,227
44
19,227
15,03
630
65,45
50,87
14,58
10,38
800
64,78
51,24
13,54
9,34
1000
65,65
49,22
16,43
12,23
1250
64,4
45,91
18,49
14,29
1600
63,44
43,08
20,36
16,16
2000
61,75
41,6
20,15
15,95
2500
63,69
42,17
21,52
17,32
3150
59,2
37,2
22
17,80
Tabel 4.3 Data Pengukuran Titik 1 Ruang pengukuran Transmission Loss Mini
Frekuensi
Source Room
Receiving Room
NR
TL
125
94,9
71,8
23,1
18,90
0
125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150
Tabel 4.2 Data Pengukuran Titik 1 Ruang pengukuran transmission loss Fisika Teknik ITB
Gambar 4.2 Grafik Perbandingan TL Pada Titik1
Pada gambar 4.1 menjelaskan bahwa TL 1 (Transmission Loss ruang pengukuran transmission loss Fisika Teknik ITB) dibandingkan dengan TL 2 (Transmission Loss ruang pengukuran transmission loss mini) pada posisi pengambilan data titik 1, menunjukkan grafik dari ruang pengukuran transmission loss mini membentuk grafik yang mendekati dengan grafik ruang pengukuran transmission loss Fisika Teknik ITB ketika frekuensi berada pada frekuensi 315Hz hingga frekuensi 3150Hz. Pada saat frekuensi rendah 125Hz hingga 250Hz grafik ruang pengukuran transmission loss mini tidak serupa dengan grafik dengam ruang pengukuran transmission loss Fisika Teknik ITB. grafik transmission loss dari ruang pengukuran transmission loss mini pada titik 1 sebagian besar telah mendekati grafik yang dimiliki oleh Fisika Teknik ITB ketika berada frekuensi tinggi sedangkan pada frekuensi rendah grafik tidak mendekati.
6 25 20 15 TL 1 10
TL 2
5
125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150
0
Gambar 4.3 Grafik Perbandingan TL Pada Titik 2
Pada gambar 4.2 menjelaskan bahwa TL 1 (Transmission Loss ruang pengukuran transmission loss Fisika Teknik ITB) dibandingkan dengan TL 2 (Transmission Loss ruang pengukuran transmission loss mini) pada posisi pengambilan data titik 2, menunjukkan grafik transmission loss yang dimiliki oleh ruang pengukuran transmission loss mini sudah mendekati ketika frekuensi tinggi. V. KESIMPULAN A. Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat ditarik keseimpulan bahwa : 1. Nilai transmission loss yang didapatkan melalui perhitungan mendapatkan nilai standar deviasi sebesar 1,51 sedangkan nilai transmission loss yang didapatkan melalui pengukuran mendapatkan nilai standar deviasi sebesar 1,07 2. Nilai transmission loss ruang pengukuran transmission loss mini yang didapat pada frekuensi rendah masih belum mendekati trend grafik nilai transmission loss ruang pengukuran transmission loss yang menjadi acuan. 3. Nilai transmission loss pada frekuensi 125Hz yang didapatkan melalui perhitungan didapatkan nilai sebesar 5,44 sedangkan nilai transmission loss yang didapatkan melalui pengukuran didapatkan nilai sebesar 4,30 4. Nilai transmission loss pada frekuensi 125Hz pada pengukuran ruang transmission loss ITB didapatkan nilai 8,39 sedangkan nilai yang didapatkan pada pengukuran ruang transmission loss mini sebesar 4,30 4.2 Saran Dari kesimpulan yang diperoleh ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dan dianjurkan terhadap penelitian serupa yaitu : 1. Pada perancangan ruang pengukuran transmission loss mini kebocoran suara agar diminimalkan. 2. Perbaikan didalam ruang pengukuran transmission loss mini agar pantulan suara lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA [1] D.S. Pallett, E.T. Pierce and D. D. Toth. 1976. A Small Scale Multi Purpose Reverberation Room. Washington, D.C [2] Xiang Duanqi, Wang Zheng and Chen Jinjing. 1990. Acoustic Design of a Reverberation Chamber. Beijing, China [3] Chung Y. Tsui, Carl R. Voorhees and Jacson C.S. The Design of Small Reverberation Chambers For Transmission Loss Measurement [4] G. Papanikolaou and A. Trochides. 1984 Design od a Test Facility for Transmission Loss Measurement. Thessaloniki, Greece [5] Industrial Acoustics Company. Anechoic and Reverberation Rooms. Iowa, USA
