OPTIMASI KINERJA PRIMITIVE ROOT DIFFUSER (PRD) DENGAN TEKNIK SISIPAN RESONATOR JAMAK

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

OPTIMASI KINERJA PRIMITIVE ROOT DIFFUSER (PRD) DENGAN TEKNIK SISIPAN RESONATOR JAMAK

TESIS Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan untuk Mencapai Derajat Magister

Program Studi Ilmu Fisika

Oleh FAHRUDIN AHMAD S911202004

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit 2014to user


digilib.uns.ac.id


TESIS Oleh: Fahrudin Ahmad S911202004

Komisi

Nama

Tanda Tangan

Tanggal

Drs. Harjana, M.Si., Ph.D

............................

.....................

...............................

.......................

Pembimbing Pembimbing I

NIP. 19590725 198601 1 001

Pembimbing II

Dra. Suparmi, MA. Ph.D NIP. 19520915 197603 2 003

Telah dinyatakan memenuhi syarat Pada tanggal ........Juli 2014 Ketua Program Studi Ilmu Fisika Program Pasca Sarjana UNS

Drs. Cari, MA. M.Sc. Ph.D NIP. 19610306 198503 1 002 commit to user

ii


digilib.uns.ac.id


TESIS Oleh: Fahrudin Ahmad S911202004

Tim Penguji Jabatan Ketua

Nama Drs.Cari, M.Sc., M.A., Ph.D NIP. 19610306 198503 1 002

Tanda Tangan

Tanggal

…………………..

Juli 2014 Juli 2014

Anggota Penguji

…………………..

Drs. Harjana, M.Si., Ph.D NIP. 19590725 198601 1 001

…………………..

Dra. Suparmi, MA. Ph.D NIP. 19520915 197603 2 003

Telah dipertahankan di depan penguji Dinyatakan memenuhi syarat Pada tanggal 21 Juli 2014

Program Pascasarjana UNS

Ketua Program Studi Ilmu Fisika

Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S NIP. 19610717198601 1 001

Drs. Cari, M.Sc., M.A., Ph.D NIP : 19610306 198503 1 002

commit to user

iii

Juli 2014


digilib.uns.ac.id

PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS

Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa : 1.

Tesis

yang berjudul “OPTIMASI KINERJA PRIMITIVE ROOT

DIFFUSER (PRD) DENGAN TEKNIK SISIPAN RESONATOR JAMAK” ini adalah karya penelitian saya sendiri, tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik, serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis digunakan sebagai acuan dalam naskah dan disbutkan dalam sumber acuan serta daftar pustaka. Apabila dikemudian hari terbukti pernyataan saya ini tidak benar, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan (Permendiknas No. 17, Tahun 2010) 2.

Publikasi sebagian atau keseluruhan dari isi tesis ini pada jurnal atau forum ilmiah lain harus seijin dan menyertakan tim pembimbing sebagai author dan PPs-UNS sebagai institusinya. Apabila dalam waktu sekurang-kurangnya satu semester (enam bulan sejak pengesahan tesis) saya tidak melakukan publikasi dari sebagian atau keseluruhan tesis ini, maka PPs-UNS berhak mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Prodi Ilmu Fisika PPs-UNS. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang berlaku.

Surakarta,

Juli 2014

Mahasiswa

Fahrudin Ahmad S911202004

commit to user

iv


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR Alhamdulillahi robbil „alamin, syukur kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan tesis dengan judul, “Optimasi Kinerja Primitive Root Diffuser (PRD) dengan Teknik Sisipan Resonator Jamak” ini. Penyusunan tesis ini bertujuan untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh gelar Magister pada Program Studi Ilmu Fisika Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis menyadari bahwa dalam penelitian dan penyusunan laporan tesis ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan rasa tulus ikhlas penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.

Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S, selaku Direktur Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2.

Drs.Cari, M.Sc., M.A., Ph.D, selaku Ketua Program Studi Ilmu Fisika Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta, sekaligus sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan banyak bimbingan dan arahan serta motivasi kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan tesis ini.

3.

Drs. Harjana, M.Si., Ph.D, selaku Dosen Pembimbing yang telah dengan sabar

membimbing dan mengajari penulis untuk dapat menyelesaikan tesis ini. 4.

Dra. Suparmi, M.A., Ph.D, selaku Dosen Pembimbing yang telah dengan sabar membimbing dan mengajari penulis, serta memberikan semangat kepada penulis untuk dapat menyelesaikan tesis ini. commit to user

v


5.

digilib.uns.ac.id

Drs. Iwan Yahya, M.Si. , selaku Dosen Pembimbing laboratorium yang telah

membimbing dan mengajari penulis untuk dapat menyelesaikan penelitian ini. 6.

Bapak/Ibu Dosen Program Studi Ilmu Fisika Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan banyak ilmu tentang fisika.

7.

Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini. Semoga Allah SWT memberikan balasan yang lebih baik atas kebaikan dan

bantuan yang telah diberikan. Semoga laporan penelitian ini dapat memberi manfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya.

Surakarta, Penulis

commit to user

vi

Juli 2014


digilib.uns.ac.id

MOTTO

“Hanya Dengan Ilmu Kita Akan Dapat Menembus Seluruh Penjuru Langit Dan Bumi” (inspirasi dari QS. Ar Rahman :33) “Keberhasilan Bukanlah kebalikan dari kegagalan. Seorang pelari tiba pada nomor terakhir namun jika ia memecahkan rekor terbaiknya , berarti ia telah berhasil” (Robert Schuller, Motivator Multinasional AS)

commit to user

vii


digilib.uns.ac.id

PERSEMBAHAN

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang selalu memberikan limpahan rahmat dan karunia-Nya. Dengan kerendahan hati kupersembahkan tesis ini kepada:  Ibu

dan

Bapakku

tercinta,

terimakasih

telah

membesarkanku, mendidikku, mendoakanku, memberiku semangat, cinta dan kasih sayang, serta mengajariku arti hidup. Segala perjuangan dan pengorbanan yang telah dilakukan semoga Allah SWT membalas semua jasamu.  Kakakku Luqman Hakim Sekeluarga, Khoniatul Hidayah sekeluarga dan Erna Baroroh sekeuarga yang ku sayangi, terimakasih atas segala motivasi, doa dan bantuannya.  Hadma Yuliani, terima kasih motivasi dan dukungannya hingga sampai terselesaikannya tesis ini.  Guru-guruku yang saya hormati,

commit to user

viii


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK Fahrudin Ahmad. S911202004.“Optimasi Kinerja Primitive Root Diffuser (PRD) dengan Teknik Sisipan Resonator Jamak”. Tesis: Program Pascasarjana Ilmu Fisika Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pembimbing: (1). Drs. Harjana, M.Si., Ph.D (2). Dra. Suparmi, M.A., Ph.D

Telah dilakukan analisis pengaruh sisipan resonator jamak terhadap perubahan kinerja serapan, respon spasial difuser (PRD) dan kinerja serapan dari lebar struktur permukaan pada difuser. Pengujian serapan elemen difuser dilakukan dengan menggunakan teknik pengujian waktu dengung dan scanning, sementara simulasi respon spasial dikerjakan dengan menggunakan perangkat lunak AFMG Reflex pada kondisi sisipan berbeda. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sisipan resonator jamak pada rancangan difuser modifikasi dapat memicu peningkatan koefisien serapan yang bersifat akumulatif dan berdampak pada peningkatan respon spasial omnidireksional pada bentang frekuensi 600Hz. Selain itu penambahan rangkaian resonator jamak berhasil mengurangi nilai waktu dengung rerata sebesar 0,78 dan 1,83 sekon berturut-turut untuk T30 dan T20 pada bentang frekuensi rendah. Sifat yang demikian menunjukkan bahwa modifikasi difuser dengan sisipan resonator jamak memiliki potensi yang sangat baik untuk aplikasi pada ruangan dimana terdapat kebisingan yang bersumber dari mesin.

Kata kunci : Difuser, waktu dengung, scanning, resonator jamak, serapan, respon spasial.

commit to user

ix


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT Fahrudin Ahmad. S911202004.“ Optimization Performance Primitive Root Diffuser (PRD) With Inserts Resonators technique”. Thesis: Physics Department, Postgraduate Program Sebelas Maret University, Surakarta. Advisor: (1). Drs. Harjana, M.Si., Ph.D (2). Dra. Suparmi, M.A., Ph.D

An analysis of the effect of resonators insertion on the change of absorbability, diffuser (PRD) spatial response and absorbability of surface structure width within diffuser. The sound absorption coefficient on the diffuser element was conducted using a reverberation time and scanning technique. while the spatial response simulation was carried out using AFMG Reflex software in different conditions. The result of experiment showed that the resonators insertion into modified diffuser design could trigger the accumulative improvement of absorption coefficient and led to the improvement of omnidirectional spatial response in frequency range of 600 Hz. Moreover, the addition of resonator causes the decrease of reverberation time average value of 0.78 and 1.83 the and

T20

T30

in the low frequency range. These properties indicated that the

modification of standard diffuser with resonators insertion had very good potential to be applied to the room where the noise derived from machines.

Keywords: Diffuser, Reverberation time, Scanning, resonators, absorption, spatial response.

commit to user

x


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

halaman HALAMANJUDUL ........................................................................................

i

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................

ii

PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................................

iv

KATA PENGANTAR ....................................................................................

v

MOTTO ...........................................................................................................

vii

PERSEMBAHAN ...........................................................................................

viii

HALAMAN ABSTRAK .................................................................................

ix

DARTAR ISI ...................................................................................................

xi

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................

xiv

DAFTAR TABEL ........................................................................................... xvii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xviii DAFTAR SIMBOL ........................................................................................

xix

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................

1

A. Latar Belakang... ...........................................................................

1

C. Rumusan Masalah ......................................................................

4

D.Tujuan Penelitian ...........................................................................

4

B. Batasan Masalah ...........................................................................

4

E. Manfaat Penelitian ........................................................................

5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................

7

A. Gelombang Bunyi .........................................................................

7

B. Perambatan Gelombang Bunyi .....................................................

7

C. Koefisien Refleksi dan Koefisien Transmisi Gelombang Bunyi .

9

D. Prinsip Serapan Bunyi .................................................................. commit to user 1. Pemantulan Bunyi ……………………………………....

14

xi

14


digilib.uns.ac.id

2. Penyerapan Bunyi ……………………………………....

15

3. Difusi Bunyi……………………………………..…..….

17

4. Difraksi Bunyi……………………………………..…...

18

5. Koefisien Hamburan (Scattering) …………………….

19

F. Difuser…………………………………………………………..

20

1. Fungsi dan Aplikasi Difuser…….……………………....

21

2. Difuser Schroeder…………………………………........

22

G. Macam-Macam Difuser ..............................................................

25

1. Maximum Length Diffuser (MLD)…………………......

24

2. Quadratic Residue Diffuser (QRD)…………………….

25

3. Primitive Root Diffuser (PRD)………………………....

27

H. Medan Bunyi (Sound Field)…………………………………….

27

1. Near field …………………...........................................

28

2. Far field ……………………………………………….

28

I. Intensitas Bunyi………………………………………………..

29

1. Pengukuran Intensitas Bunyi dengan Metode Scanning

30

2. Pengukuran koefisien serap dengan Metode Waktu Dengung (Reverberation Time)………………………

31

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................

34

A. Waktu dan Tempat Penelitian.......................................................

34

B. Alat dan Bahan………………………………………………….

34

C. Prosedur Penelitian……………………………………………...

36

1. Persiapan Alat dan Bahan………………………………

38

2. Pembuatan Sampel………………………………………

38

D. MetodePengujian………………………………………………..

40

commit to user 1. Metode Scanning ……………………………………….

40

xii


digilib.uns.ac.id

2. Metode Reverberation Time……………………………

42

E. Display Grafik…………………………………………………..

43

F. Analisa…………………………………………………………..

44

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .............................

46

A. Pengujian Scanning pada Permukaan Difuser …………………..

46

B. Hasil Simulasi dengan menggunakan software AFMG Reflex versi 10.4.290 RCB……………………………………...

53

C. Hasil Model modifikasi diffuser………………………………….

54

D. Plot koefisien scattering dan normal difusi terhadap frekuensi…

55

E.

Waktu dengung (Reverberation Time) terhadap koefisien Serapan. 59

BAB V PENUTUP .........................................................................................

65

A. Kesimpulan ..................................................................................

65

B. Saran ............................................................................................

65

DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................

66

LAMPIRAN ....................................................................................................

70

commit to user

xiii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR Gambar (2.1). Sifat-sifat gelombang................................................................

10

Gambar (2.2).Fenomena refleksi dan transmisi pada bidang batas dua medium yang berbeda impedansi akustiknya............................

12

Gambar (2.3). Peristiwa terhamburnya gelombang..........................................

20

Gambar (2.4). Struktur Permukaan Difuser .....................................................

21

Gambar (2.5). Penggunaan Difuser dalam Ruang Akustik.............................

22

Gambar (2.6). Maximum Length Diffuser…………………………………………

25

Gambar (2.7). Quadratic Residue Diffuser dilihat dari Samping……………..

26

Gambar (2.8).Quadratic Residue Diffuser (QRD)…………………………....

26

Gambar (2.9).Medan Suara dalam Ruang………………………….................

26

Gambar (2.10).Teknik Pengukuran Gradien tekanan…………………………

30

Gambar (3.1). Diagram Alur Penelitian………………………………………

36

Gambar (3.2). Diagram Alur Penelitian………………………………………

37

Gambar (3.3). Kedalaman Difuser Rangkaian Ukuran 5 x 8...........................

39

Gambar (3.4). Struktur difuser……………………………………………....

40

Gambar (3.5). Difuser dengan sisipan resonator jamak………………………. 41 Gambar (3.6). Teknik Pengujian Sebaran Medan Bunyi dengan Metode Scanning……………………………………………………….

42

Gambar (3.7). Skema Pengujian Koefisien Serapan Bunyi dengan Menggunakan Metode Reverberation Time………………………………. 43 Gambar (4.1). Pengujian Scanning Difuser Standar pada Frekuensi 500 Hz.... 47 Gambar (4.2). Hasil Pengujian Scanning Difuser modifikasi pada Frekuensi 500 Hz……………………………………………………… commit to user Gambar (4.3). Hasil Pengujian Scanning Difuser Standar pada Frekuensi xiv

47


digilib.uns.ac.id

1000 Hz………………………………………………………

48

Gambar (4.4). Hasil Pengujian Scanning Difuser modifikasi pada Frekuensi 1000 Hz…………………………………………………….. Gambar (4.5). Hasil Pengujian Scanning pada Frekuensi 2000 Hz………….

49 49

Gambar (4.6). Hasil Pengujian Scanning Difuser modifikasi pada Frekuensi 2000 Hz……………………………………………………….

50

Gambar (4.7). Hasil Pengujian Scanning Difuser Standar pada Frekuensi 4000 Hz………………………………………………………

50

Gambar (4.8). Hasil Pengujian Scanning Difuser modifikasi pada Frekuensi 4000 Hz………………………………………………………

51

Gambar (4.9). Hasil Pengujian Scanning Difuser Standar pada Frekuensi 6300 Hz………………………………………………………

52

Gambar (4.10). Hasil Pengujian Scanning Difuser modifikasi pada frekuensi 6300 Hz……………………………………………………….

52

Gambar (4.11). Output model elemen difuser…………………………………….

54

Gambar (4.12). Kurva hubungan antara nilai koefisien scattering dan koe fisien difusi normal difuser standar pada orientasi sudut 0° terhadap frekuensi dari perangkat lunak AFMG Reflex ………………………………………….......... Gambar (4.13). Grafik hubungan antara nilai koefisien scattering dan koe fisien difusi normal difuser modifikasi pada orientasi sudut 0° terhadap frekuensi perangkat lunak commit todari user

xv

55


digilib.uns.ac.id

AFMG Reflex……………………………………………….

56

Gambar (4.14). Grafik hubungan antara nilai koefisien scattering dan koefisien difusi normal difuser standar pada orientasi sudut 90° terhadap frekuensi dari perangkat lunak AFMG Reflex………………………………………………...

56

Gambar (4.15). Grafik hubungan antara nilai koefisien scattering dan koefisien difusi normal difuser standar pada orientasi sudut 90° terhadap frekuensi dari perangkat lunak AFMG Reflex………………………………………………...

57

Gambar (4.16). Grafik Hubungan 𝑇20 pada pengujian pada ruangan tanpa difuser,difuser standar, dan difuser modifikasi pada orientasi 0° …………………………………………………..

60

Gambar (4.17). Grafik Hubungan 𝑇30 pada pengujian pada ruangan tanpa difuser,difuser standar, dan difuser modifikasi pada orientasi 0° ……………………………………………………

61

Gambar (4.18). Grafik Hubungan 𝑇20 pada pengujian pada ruangan tanpa difuser,difuser standar, dan difuser modifikasi pada orientasi 90° ………………………………………………...... 62 Gambar (4.19). Grafik Hubungan 𝑇30 pada pengujian pada ruangan tanpa difuser,difuser standar, dan difuser modifikasi pada orientasi 90° …………………………………………………… 63

commit to user

xvi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Kedalaman Quadratic Residue Diffuser........................................

commit to user

xvii

23


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN I. Penjabaran koefisien refleksi dan transmisi LAMPIRAN II. Penurunan rumus koefisien hamburan LAMPIRAN III. Penurunan rumus hubungan antara tekanan rata-rata dengan kecepatan rata-rata terhadap Intensitas

commit to user

xviii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR SIMBOL z = impedansi akustik p = tekanan akustik U = kecepatan volume u = kecepatan partikel A = luas penampang pipa 𝜌0 = kerapatan massa medium pada keadaan kesetimbangan c = kecepatan bunyi pada medium Z0 = impedansi pada posisi x = 0 j = bilangan imajiner ω = frekuensi sudut (rad/s), 𝜔

k = bilangan gelombang (= 𝑐 ) 𝑃𝑜𝑖 , 𝑃𝑜𝑟 = amplitudo tekanan akustik 𝑇𝑝 = koefisien transmisi tekanan 𝑅𝑝 = koefisien refleksi tekanan 𝑝𝑡 = tekanan gelombang transmisi 𝑝𝑟 = tekanan gelombang refleksi 𝑝𝑖 = tekanan gelombang datang 𝑇𝑖𝑛 = koefisien intensitas transmisi 𝐼𝑡 = intensitas gelombang trasmisi 𝑅𝑖𝑛 = koefisien intensitas refleksi 𝐼𝑟 = intensitas gelombang refleksi

commit to user

xix


digilib.uns.ac.id

𝑧1 = impedansi akustik fluida I 𝐼𝑖 = intensitas gelombang datang 𝑧2 = impedansi akustik fluida II S = Koefisien hamburan Espek, Etotal = energi bunyi yang terpantul secara spekular

s = koefisien serapan spek = koefisien serapan spekular λmin = panjang gelombang minimum w = lebar sumur f = frekuensi desain 𝑑𝑛 = kedalaman untuk sumur ke-n 𝑎 =kecepatan partikel 𝐹 = gaya 𝑚 = Massa RT = waktu dengung V = volume ruang uji 𝐴1 , 𝐴𝑛 = luas masing-masing permukaan 𝛴𝐴 = penyerapan ruang total 𝜍𝑛 adalah koefisien penyerapan masing – masing benda

commit to user

xx

OPTIMASI KINERJA PRIMITIVE ROOT DIFFUSER (PRD) DENGAN TEKNIK SISIPAN RESONATOR JAMAK

Recommend Documents