Penelitian Penyebar Akustik Larik Semicylinder dengan Jangkauan Frekuensi 493Hz - 5000Hz
Oleh Estya Kusuma Sari NIM : 6120050038
Skripsi ini untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik dalam Konsentrasi Teknik Telekomunikasi
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA Oktober 2011
Penelitian Penyebar Akustik Larik Semicylinder dengan Jangkauan Frekuensi 493 Hz -5000 Hz Disusun Oleh Estya Kusuma Sari NIM : 612005038
Skripsi ini telah diterima dan disahkan sebagai salah satu persyaratan guna mencapai SARJANA TEKNIK ELEKTRO dalam Konsentrasi Teknik Telekomunikasi
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA
Disahkan Oleh Pembimbing I
Pembimbing II
DR. Matias H. W. Budhiantho
F. Dalu Setiaji, MT.
Tgl …………………………
Tgl …………………………
Penelitian Penyebar Akustik Larik Semicylinder dengan Jangkauan Frekuensi 493 Hz - 5000 Hz Estya Kusuma Sari NIM: 612005038
Fakultas Teknik Elektro dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga Oktober 2011
Pembimbing: DR. Matias H. W. Budhiantho F. Dalu Setiaji, MT.
INTISARI
Pada Tugas akhir ini melakukan penelitian mengenai penyebar akustik larik semisilinder periodic dengan jangkauan frekuensi sebar 905 Hz – 2263 Hz dan penyebar akustik larik semicylinder aperiodik yang disusun menggunakan deret bilangan matematika Quadratic Residue dengan jangkauan frekuensi sebar 493 Hz – 3670 Hz. Pengukuran penyebar akustik ini meliputi pengukuran tanggapan polar penyebar akustik menggunakan teknik lapis batas (Boundary Layer Technique) yang berguna untuk mengetahui tanggapan polar sebaran energi bunyi penyebar akustik larik semisilinder yang kemudian dilakukan perhitungan matematis untuk mendapatkan koefisien sebar (d), koefisien hambur (s) yang diamati pada frekuensi 493 Hz – 5000 Hz dan koefisien serapan bunyi (ߙ௦ ) dari bahan yang digunakan sebagai penyebar akustik. Hasil pengukuran dan penelitian menunjukkan bahwa tanggapan polar dari penyebar akustik larik semisilinder periodik menghasilkan sebaran energi bunyi yang besarnya 60 dB hanya pada sudut penerima tertentu saja, sedangkan bahwa tanggapan polar dari penyebar akustik larik semisilinder aperiodik menghasilkan sebaran energi bunyi yang besarnya 60 dB yang merata pada seluruh sudut penerima. Nilai koefisien sebar penyebar akustik larik semisilinder periodik setelah dinormalisasi berkisar dari 0.65 pada frekuensi 493 Hz dan pada frekuensi 5000 Hz memiliki nilai 0.1, sedangkan penyebar akustik larik semisilinder aperiodik setelah dinormalisasi berkisar 0.79 pada frekuensi 493 Hz dan pada frekuensi 5000 Hz nilai koefisien sebarnya adalah 0.5. Dalam tugas akhir ini juga membahas proses pembuatan penyebar akustik larik semisilinder periodik dan penyebar akustik larik semisilinder aperiodik. i
KATA PENGANTAR
Tugas akhir berjudul “Penelitian Penyebar Akustik Larik Semicylinder dengan Jangkauan Frekuensi 493 Hz – 5000 Hz” ini berisi penelitian tentang penyebar akustik dengan bentuk geometrik semicylinder yang di susun secara larik. Tugas akhir ini ditulis dalam rangka menyelesaikan studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Universitas Satya Wacana. Setumpuk puji dan syukur penulis haturkan ke hadapan Bapa di surga, Sang Juru selamat oleh kasih setia Allah, penulis dimampukan untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan segala bentuk bantuan selama pengerjaan tugas akhir ini, antara lain: 1. Bapak DR. Matias H.W. Budhiantho dan Bapak F. Dalu Setiaji, MT. sebagai pembimbing I dan II yang dengan penuh kesabaran meluangkan waktu untuk membimbing dan memberikan solusi, serta teguran konstruktif sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. 2. Papi- Go Sien Ming, Mami- Liem Giok Hwa dan saudaraku tercinta Donny Agus Setiawan, Inti Kusuma Sari dan Andreas Budi Kusuma, sebagai satu kesatuan keluarga yang selalu mendukung penulis melalui setiap doa dan pergumulan, dukungan moral. 3. Semua dosen, asisten, karyawan TU dan laboran yang tak dapat disebutkan namanya satu per satu, secara tulus memberikan bekal ilmu pengetahuan maupun ilmu praktis, teguran kedisiplinan, didikan hidup yang akan selalu penulis ingat. 4. Untuk Thomas Sonny Arianto yang telah memberikan kasih sayang dan dukungan penuh dalam penyelesaian tugas akhir ini.
ii
5. Rekan-rekan seperjuangan di kelompok AME (Ncex, Suset, Agung, Shinta, Rossa, Erisman, Jan Nendisa, Widjie, dan Yenti), sahabat penulis (pi2ng & christin) dan teman-teman kost yang selalu menghadirkan suasana kebersamaan, saling mengisi dan menyemangati satu terhadap yang lain. Apapun yang telah terpelajari, waktu tak terbuang percuma sahabatku. 6. Teman-teman elektro angkatan 2005, rekan sesama asisten, rekan setiap tugas rancang dan angkatan tua maupun angkatan muda yang mau berkerja sama secara baik dengan penulis. Terima kasih atas kebersamaan selama ini.
Penulis pun berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang berkecimpung di bidang ElektroAkustik terlebih khusus Penyebar akustik.
Salatiga, Oktober 2011
Penulis
iii
DAFTAR ISI
Halaman INTISARI .................................................................................................................. i KATA PENGANTAR ................................................................................................. ii DAFTAR ISI ............................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... vi DAFTAR TABEL ........................................................................................................ ix BAB I . PENDAHULUAN .......................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang Masalah ......................................................................... 1 1.2. Tujuan .................................................................................................... 3 1.3. Batasan Masalah dan Spesifikasi ............................................................ 3 1.4. Sistematika Penulisan ............................................................................. 3 BAB II. KONSEP PENYEBAR AKUSTIK ................................................................. 5 2.1. Konsep Dasar Penyebar Akustik............................................................. 6 2.2. Deret Bilangan Quadratic Residue ......................................................... 13 2.3. Pengukuran Tanggapan Polar ................................................................. 16 2.4. Koefisien Sebar (diffusion = d) ............................................................... 21 2.5. Koefisien Hambur (s) ............................................................................. 24 2.6. Koefisien serapan bunyi (ߙ௦ ) .................................................................. 25 BAB III . PENGUKURAN PENYEBAR AKUSTIK LARIK SEMISILINDER .......... 27 3.1. Perangkat Ukur Penyebar Akustik ........................................................... 28 3.2. Pengukuran Tanggapan Polar Penyebar Akustik ...................................... 36 3.3. Proses Pembuatan Penyebar Akustik Larik Semisilinder ......................... 40 3.3.1. Penyebar Akustik Semisilinder Periodik ...................................... 40 iv
3.3.2. Penyebar Akustik Larik Semisilinder Aperiodik........................... 43
BAB IV . HASIL PENGUKURAN DAN ANALISIS PENELITIAN .......................... 49 4.1. Hasil dan Analisa Pengukuran Tanggapan Polar ..................................... 50 4.2. Hasil Perhitungan Koefisien Sebar (d) .................................................... 56 4.3. Hasil Perhitungan Koefisien Hambur (s) ………………………………..59 4.4. Hasil Perhitungan Koefisien Serapan Bunyi ........................................... 61 BAB V . KESIMPULAN DAN SARAN
......................................................63
5.1. Kesimpulan ............................................................................................ 63 5.2. Saran ...................................................................................................... 65 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. 66 LAMPIRAN A GAMBAR HASIL PENGUKURAN ................................................... LAMPIRAN B KODE PROGRAM ............................................................................
v
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1
Penyebar Akustik Permukaan Kasar Acak ……………………………. 7
Gambar 2.2
Penyebar Akustik Permukaan Bidang Datar …………………………. 7
Gambar 2.3
Penampang Penyebar Akustik Geometrik Sederhana …………...…..... 8
Gambar 2.4
Penyebar Akustik Semisilinder ……………….………………………. 9
Gambar 2.5
Penyebar Akustik Larik Semisilinder Periodik……………………… 10
Gambar 2.6
Tanggapan Frekuensi Penyebar Akustik Semisilinder………………… 11
Gambar 2.7
Tanggapan Frekuensi Penyebar Akustik Semisilinder Dengan Susunan Ukuran Semisilinder Acak………………………………….
12
Gambar 2.8
Penyebar Akustik Menggunakan Teori Bilangan MLS ……………… 13
Gambar 2.9
Penampang Lintang Penyebar Akustik QRD N=7……………………
Gambar 2.10
Sistem Pengukuran Sebaran Bunyi Penyebar Akustik Bidang Tunggal.. 16
Gambar 2.11
Sistem Pengukuran Sebaran Bunyi Penyebar Akustik Bidang
15
Hemispherical…………………………………………………….......... 17 Gambar 2.12
Geometri Dari Daerah Bebas Pantulan Teknik Lapis Batas…………… 18
Gambar 2.13
Proses Reduksi Data Untuk Mengambil Tanggapan Impuls Dari Penyebar Akustik Yang Diuji Pada Sudut Pengamatan Tertentu ……... 19
Gambar 2.14
Koefisien Sebar Dari 4 Produk Penyebar Akustik Komersil. Atas (a) Tanpa Normalisasi; Bawah (b) Dinormalisasi. Garis ……………… 22
Gambar 2.15
Skema Gambar Dari Bunyi Pantul Specular Dan Bunyi Pantul Terhambur ……………………………………………………………... 24
Gambar 3.1
Tanggapan Frekuensi ECM8000 ..............................................………….29
Gambar 3.2
Pola Penangkapan Bunyi ECM8000....................................……………..29
vi
Gambar 3.3
Gaftar Alir Program Matlab …………………………………………… 33
Gambar 3.4
Tanggapan Impuls h1(t)Pada Perangkat Lunak Matlab 7.8.0…………… 34
Gambar 3.5
Tanggapan Impuls h2(t) Pada Perangkat Lunak Matlab 7.8.0…………... 34
Gambar 3.6
Tanggapan Impuls h3(t) Pada Perangkat Lunak Matlab 7.8.0………….. .34
Gambar 3.7
Tanggapan Impuls hsl(t) Pada Perangkat Lunak Matlab 7.8.0………….. 35
Gambar 3.8
Lokasi Pengukuran Penyebar Akustik ………………………………… 37
Gambar 3.9
Susunan Perangkat Ukur Dalam Pengukuran Penyebar Akustik ........... 38
Gambar 3.10
Grafik Hasil Pengukuran Penyebar Semisilinder Aperiodik Pada Sudut Penerima 0˚ Menggunakan ETF 5.x ……………………… 39
Gambar 3.11
Rancangan Penyebar Akustik Semisilinder Larik Periodik .................... 41
Gambar 3.12
Penyebar Akustik Larik Semisilinder Periodik; (a) Tampak Atas; (b) Tampak Bawah .................................................................................. 42
Gambar 3.13
Rancangan Penyebar Akustik Semisilinder Larik Aperiodik ………….. 44
Gambar 3.14
Penyebar Akustik Larik Semisilinder Aperiodik; (a).Tampak Atas; (b). Tampak Bawah ………………………………………………….. 47
Gambar 4.1
Tanggapan Polar Penyebar Akustik Larik Semisilinder Periodik(biru); Tanggapan Polar Penyebar Akustik Larik Semisilinder Aperiodik (merah) Pada Frekuensi 1000Hz ………………. ………………………………….51
Gambar 4.2
Tanggapan Polar Penyebar Akustik Larik Semisilinder Periodik(biru); Tanggapan Polar Penyebar Akustik Larik Semisilinder Aperiodik (merah) Pada Frekuensi 500Hz ………………. …………………………………....51
Gambar 4.3
Tanggapan Polar Penyebar Akustik Larik Semisilinder Periodik(biru); Tanggapan Polar Penyebar Akustik Larik Semisilinder Aperiodik (merah) Pada Frekuensi 1000Hz …………. …………………………………....53
vii
Gambar 4.4
Tanggapan Polar Penyebar Akustik Larik Semisilinder Periodik(biru); Tanggapan Polar Penyebar Akustik Larik Semisilinder Aperiodik (merah) Pada Frekuensi 2000Hz …………. …………………………………....54
Gambar 4.5
Tanggapan Polar Penyebar Akustik Larik Semisilinder Periodik(biru); Tanggapan Polar Penyebar Akustik Larik Semisilinder Aperiodik (merah) Pada Frekuensi 4000Hz …………. …………………………………....55
Gambar 4.6
Tanggapan Polar Penyebar Akustik Larik Semisilinder Periodik(biru); Tanggapan Polar Penyebar Akustik Larik Semisilinder Aperiodik (merah) Pada Frekuensi 5000Hz …………. …………………………………....55
Gambar 4.7
Koefisien Sebar (d) Penyebar Akustik Larik Semisilinder Periodik dan Aperiodik sebelum normalisasi............................................................... 56
Gambar 4.8
Normalisasi Koefisien Sebar (d) Penyebar Akustik Larik Semisilinder Aperiodik ……………………………………………….. 58
Gambar 4.9
Grafik Koefisien Hambur (s) …………………………………………. 60
viii
DAFTAR TABEL
Halaman Table 2.1
Tabel Deret Quadratic Residue…………………………………...…14
Tabel 4.1
Koefisien Serapan Bunyi Dari Berbagai Macam Bahan ……………64
ix
