DASAR-DASAR AKUSTIK KULIAH : PENGENDALIAN BISING – TF 7023 I. B. Ardhana Putra PhD
DASAR-DASAR AKUSTIK
KULIAH : PENGENDALIAN BISING – TF 7023
I. B. Ardhana Putra PhD
Proses Mendengar
Sum ber Getar/Suara
M edium Penghantar Getaran
Penerim a
Pembentukan Suara
+p
-p
0t
P(t)
pemampatan
perenggangan
pemampatan
Tekanan udara max ketika terjadi perenggangan
Tekanan udara dalam kondisi seimbang
Tekanan udara max ketika terjadi pemampatan
perenggangan
Amplitudo (p)
Periode (T)
c
f
+
- -
+
Variable Gelombang Suara
• Tekanan Suara :
Penyimpangan tekanan atmosfir yang terjadi akibat adanya gelombang suara di udara. Diukur dalam satuan Pascal (Pa)
• Frekuensi :
Jumlah osilasi (satu siklus perapatan dan perenggangan) yang terjadi pada partikel-partikel udara dalam setiap detik. Diukur dalam satuan Herzt (Hz)
• Kecepatan Rambat Gelombang :
Perbandingan antara jarak tempuh gelombang dengan waktu yang diperlukannya untuk mencapai jarak tersebut dari sumber getar. Diukur dalam satuan meter/sekon (m/s)
Tekanan Suara
RMS : Rata-rata Akar Kuadrat (Root Mean Square) :
Digunakan untuk mendapatkan nilai rata-rata positif dari sinyal yang berosilasi
p tT
p t dtt
2 21
2
2
2
2 ppdan
ptp rms
t
Dimana :p(t) = tekanan akustikp = Amplitudo max. dari fungsi tekanan akustik
Disederhanakan :
Intensitas Suara
• Merupakan kerapatan energi suara per satuan luas.• Sumber dengan propagasi gelombang bidang (satu
dimensi) :
• Sumber titik dengan propagasi gelombang bola :
• Bila : , maka :
00
2
c
pI rms
2
0
00
2
r
r
c
pI rms
r
rprp rmsrms
0 00
2
c
rprI rms
I = Intensitas suara = massa jenis udarap = tekanan akustik c = kecepatan rambat gelombang suarar = jarak
Daya Suara
• Merupakan energi suara per satuan waktu yang dihasilkan oleh sumber suara.
• Sumber titik dengan propagasi gelombang bola :
s
SdIW .
W = Daya suara S = Luas permukaan propagasi
222
4 r
c
rpW
oo
rms
atau I . r π4W 2
Hubungan Daya dan Intensitas SuaraInverse Square Law
IW
rdan I
W
r1
12 2
224 4
2
1
2
2
1
r
r
I
I
r = jarak A = luas permukaan
Skala dB
• Skala logaritmis yang menunjukkan respons telinga manusia terhadap suara tekanan suara selalu dibandingkan dengan tekanan referensi berupa Ambang Dengar (AD)– pref = 2 x 10-5 N/m2
– Iref = 10-12 watt/m2
– Wref = 10-12 watt
• Skala logaritmis dianggap relevan karena :– Rentang skalar besaran fisis yang dihitung p, I, W sangat lebar
rentang terbesar adalah rentang antara AD dan AS (Ambang Sakit)
pAS = 2 x 102 IAS = 102 watt/m2 WAS = 102 watt
– Respons telinga manusia juga logaritmis untuk dB yang sama menghasilkan respons yang berbeda tergantung dari daerah tingkat tekanan suara yang terjadi
dB = 5 antara 60 dB dan 65 dB didengar tidak berbeda
dB = 5 antara 90 dB dan 95 dB didengar sangat berbeda
Besaran Akustik
• Tingkat Intensitas Akustik
Untuk kondisi standar : LI = LP
• Tingkat Daya Akustik
• Tingkat Tekanan Suara
dBI
IL
o
iI ,log10 dB
c
cLL
ii
ooPI ,log10
dBW
WL
oW ,log10 dBALL IW ,log10
dBp
pL
refp ,log10
2
2
00
2
c
pI rms
Faktor Arah
Permukaan bola (sumber titik pada posisi
bebas)
Permukaan 1/2 bola(sumber titik diatas permukaan keras)
Permukaan 1/4 bola (sumber titik pada
garis pertemuan dua permukaan keras)
Permukaan 1/8 bola (sumber titik di sudut
pertemuan tiga permukaan keras)
W I r 4 2 W I r 2 2 W I r 2 W Ir
2
2
W Ir
Q
4 2dimana Q = faktor arah
Hubungan Tingkat tekanan Suara, Tingkat Intensitas, dan Tingkat Daya Suara
W Ir
Q
4 2dan
00
2
c
pI rms
11log10log20 QrLL PW
11log20 rLL IW
Untuk sumber dengan propagasi bola : Untuk sumber dengan propagasi bola :
Pada pengukuran, besaran yang didapatkan adalah Lp LW dihitung
Rangkaian Pembobot
Kurva pembebanan linier
Skala dB A : untuk bising lingkungan luar dan dalam bangunan
Skala dB B : untuk tingkat bising yang lebih tinggi
Skala dB C : untuk bising industri yang tinggi dari mesin
Skala dB D : untuk tingkat bising pesawat udara.
Pembobotan dBA
Frekuensi (Hz)
Kurva A (dB)
Kurva B (dB)
Kurva C (dB)
Kurva D (dB)
16 -56.7 -28.5 -8.5 -22.4
31.5 -39.4 -17.1 -3.0 -16.5
63 -26.2 -9.3 -0.8 -11
125 -16.1 -4.2 -0.2 -6.0
250 -8.6 -1.3 0 -2.0
500 -3.2 -0.3 0 0
1000 0 0 0 0
2000 +1.2 -0.1 -0.2 +8.0
4000 +1.0 -0.7 -0.8 +11.0
8000 -1.1 -2.9 -3.0 +6.0
16000 -6.6 -8.4 -8.5 -4.0
Penjumlahan deciBel
Metode Intensitas :
nIIII 21
10
0
1010
logpL
PIP
Lanti
I
ImakaLL
101010 10.....101021 nPPP LLL
totalI
101010 10.....1010log10
21 nPPP LLL
totalPL
Penjumlahan deciBel
Beda nilai dB antara dua LP yang akan dijumlahkan
Nilai yang ditambahkan pada LP yang lebih besar
Metode Nomogram
ditambahkan : 1.2 dB pada nilai yang lebih besar
75 dB 80 dBSelisih : 5 dB
Total : 81.2 dB
Contoh :
PENJUMLAHAN deciBel
S1
S2
S3
Lp1 = 60 dBr1
r2
r3
Lp2 = 60 dB
Lp3 = 60 dB
Lptotal = 10 log ( 1060/10 + 1060/10 + 1060/10 ) = 65 dB
PROPAGASI SUARA DALAM RUANG TERTUTUP
Engineering Principles of AcousticsDouglas D. Reynolds, Chap 10 pp 384 – 407
Suara dalam Ruangan
Contoh Simulasi Pantulan suara dalam Auditorium
Sumber SuaraSumber Suara
Selubung RuanganSelubung Ruangan
Radiasi Suara dari titik Sumber dan Penerima
Suara langsung
Suara pantultitik S sumber
titik P penerima
Energi suara langsung dan pantul yang tiba pada titik P dianalogikan sebagai ‘volume’ energi berbentuk bola dengan tebal tertentu atau ½ bola jika titik P terletak pada suatu permukaan (dinding)
XY
Z
P Suara pantul
Suara langsung
Kerapatan Energi Suara Kerapatan Energi Suara LangsungLangsung
S
X
arah propagasi gelombang suara
kerapatan energi suara langsung = Do
P
XSDE 0
t
EWdan
S
WI
000 cDIataut
XDI
24 r
QWI
020
4 cr
QWD
020
4 cr
QWD
Aliran Energi dinyatakan :
mengingat
maka :
sedangkan
merupakan fungsi dari faktor arah dan jarakdari sumber (S) ke penerima (P)
Kerapatan Energi Suara Kerapatan Energi Suara PantulPantul
Beberapa Asumsi :
1. Suara pantul yang diterima oleh titik pengamatan dianggap datang dari berbagai arah radial sehingga permukaan gelombang datang diasumsikan berbentuk bola
2. Total kerapatan energi suara pantul tersebut merupakan penjumlahan energi suara pantul dari permukaan-permukaan (dinding, lantai, ceiling) ruangan setelah mengalami penyerapan setiap saat mengenai permukaan tersebut.
3. Setiap titik pada permukaan-permukaan selubung ruangan (dinding, lantai, ceiling) dianggap menerima suara datang dari berbagai arah berbentuk permukaan setengah bola
Kerapatan Energi Suara Datang Kerapatan Energi Suara Datang pada Dindingpada Dinding
Dinding Ruangan (1) Analisa energi suara datang ke dinding(2) Analisa energi suara pantul oleh dinding(3) Analisa energi suara datang ke titik P
Dibutuhkan 3 analisa keseimbangan energi :
suara datang ke dinding
suara pantuldari dinding
suara datang ke titik Pberasal dari suara pantul dinding-dinding
P
komponen suara datangke dinding yang berasal dari energi suara pantul elemendinding lainnya
x
dr dS
DR
elemen luas S permukaan pantul(dinding, lantai, ceiling)
y
z
r
r sin
DR
dVDdE R drdSdV ddrdS sin2
dt
drdSD
dt
dEdW R 0c
dt
dr dScDdW R 0
Energi suara datang ke permukaan S dalam volume V (bagian sumber) adalah :
dimana dan
dan maka :
radiasi suara dari sumber yang sampai ke permukaan S berasal dari radiasi bola dengan luas 4 r2 dI pada permukaan S :
20
4 r
dScDdI R
daya suara dWi yang menghasilkan intensitas dI pada permukaan S adalah :
cosSdIdWi 20
4
cos
r
dSScDdW R
i
atau
daya total Wi merupakan integrasi dWi yang diradiasikan dari permukaan ½ bola
2
0
22
02
0 cossin4
ddrr
ScDW R
i ScD
W Ri
40 S
cDW R
i 4
0
S cos
dV
S
dV
S
Energi suara datang yang diserap oleh dinding :
WWa atau ScD
W Ra
40 untuk seluruh permukaan (dinding) ruangan
ScD
W Ra 4
0 dimana n
nn
SSS
SSS
.......
........
21
2211
n ,.....,, 21adalah koefisien absorpsi masing-masing bahan dinding ruangan
maka total energi suara yang dipantulkan kembali kedalam ruangan adalah :
ScD
W R
41 0 maka kerapatan energi suara pantul yang tiba pada
titik pengamatan P
Sc
WDR
14
0
Jika
1
SR maka
Rc
WDR
0
4 Rc
WDR
0
4
Kerapatan Energi Suara TotalKerapatan Energi Suara Total
Kerapatan Energi Suara Total pada titik P menjadi :
RDDD 0 atau
20 4
4
r
Q
Rc
WD
20 4
4
r
Q
Rc
WD
sedangkan 2
00
2
c
pD rms
maka :
2002
4
4
r
Q
RcWprms
24
4log10
r
Q
RLL WP
24
4log10
r
Q
RLL WP
(a). Jika dinding ruangan cukup reflektif 24
4
r
Q
R maka
RLL WP
4log10
RLL WP
4log10
(b). Jika dinding ruangan sangat menyerap Rr
Q 4
4 2
maka
24log10
r
QLL WP
24log10
r
QLL WP
Kemungkinan-kemungkinan dalam kondisi riil : :
Waktu Dengung
• Waktu Dengung :
Waktu yang dibutuhkan oleh ruangan tersebut untuk meluruhkan energi suara sebesar 60 dB, dihitung tepat setelah sumber suara dimatikan.
Sum
ber
‘on’
Sum
ber
‘off
’
Waktu [dt]
1
10-6
It/I
RT
Sum
ber
‘on’
Sum
ber
‘off
’
Waktu [dt]
- 60
0
LP rel
RT
60
dB
RT60 = 2 sec
RT60 = 3 sec.
Ruang A
Ruang B
Waktu Dengung Ruangan (1)
Sumber ‘off’
- 60
0
SPL [dB]
t [detik]RT1
RT2
RT3
ruang memantul
ruang menyerap
ruang sangat menyerap
sumber suara“off”
sumber suara“on”
Waktu Dengung Ruangan (2)
Rumus Waktu Dengung
D = Kerapatan Energi Suara Langsung Dari Sumber
D (1 - ) D (1 - ) 2
D (1 - ) 3
Kerapatan EnergiSetelah Pantulanpertama ketiga
Setelah pemantulan n kali
nDtnD 1'
dimana t’ adalah waktu bebas rata-rata antara dua pantulan yang berturutan :
0
'c
dt
S
Vd
4d adalah jarak
bebas rata-rata
Waktu total yang dibutuhkan untuk melalui n pantulan adalah : t = n t’ sehingga
V
tScn
40 kerapatan energi
setelah n kali pantulan : V
tSc
DtD 40
1
V
tSc
rms
rms
tp
tp 42
2 0
10
V
tSc
tPtP LL 4)0()(
0
1log10
1log5.260 0
V
TSc 1ln086.160 0 SV
Tcatau
11ln Sasehinggauntuk c0 = 343 m/dt
a
VRT 161.0 a
VRT 161.0
RT disebut sebagai rumus WAKTU DENGUNG EYRING
Untuk ruangan yang mempunyai koefisien absorpsi suara rata-rata 0.1
1ln sehingga
SS 1ln S
VRT 161.0 S
VRT 161.0 detik
Rumus Waktu Dengung SABINE
n
nn
SSS
SSS
......
......
21
2211 nSSSS .....21
dimana :
Rumus Waktu Dengung menunjukkan :
• Untuk V RT • Untuk RT • dapat digunakan untuk mengontrol RT suatu ruangan
Jenis ruangan dengan T disebut Ruang Dengung atau Reverberation Chamber sedangkan ruangan dengan disebut Anechoic Chamber.Jenis ruangan pada umumnya disebut Semi-Reverberant Room
Contoh Waktu Dengung Ruang untuk Musik dan Wicara
Rentang RT wicara
Rentang RT musik
Ruang serba guna ?
Variasi RT pada daerah frekuensi rendahUntuk musik dan wicara
music
speech
Mengontrol Waktu dengung
S
VRT 161.0 S
VRT 161.0
Mengubah-ubah volume ruang V> untuk memperoleh RT>
Vad V0
Mengatur Total Absorpsi Suara [rayls] dalam ruangan dengan mempertimbangkan :
• pantulan yang dibutuhkan dan yang tidak dibutuhkan • pantulan difus dan spekular• efek spektral, spatial (binaural) dan temporal• arsitektural dan aestetika
S
Anechoic Chamber
Baji-baji bahan penyerap suara : glass wool
Sumber Bisingyang sedangdiukur
Bagian pintu
Bagian Lantai daribahan penyerapsuara
Jenis : Full dan Half-FullRT<<
Reverberation Chamber
Diffusor tambahan
Dinding dan lantai Pemantul Suara
Obyek Pengukuran
RT>>
Ruang Semi-ReverberantContoh : Ruang Monitoring Studio Rekaman
Diffusor Diffusor
Refleksi suara : difuse dibutuhkan diffusor
Ruangan pada umumnya mempunyai Waktu Dengung(RT) = 0.7 – 0.8 detik
Absorber Absorber
Contoh Rancangan Akustik Ruang
Class Room
Home Theater
Sport Arena
Rancangan Akustik Sport Halls
Indoor Swimming Pool
Rancangan Concert Halls
Music Auditorium
Stage Design
Contoh Rancangan Akustik Ruang Ibadah
Praying Hall
Diffusing Dome
Contoh Rancangan Akustik Ruang Ibadah
Choir area
Back walls
Transmisi dan Absorpsi Suara
Fenomena Transmisi dan Absorpsi Suara
Bahan PenyerapSuara
BahanPemantul Suara
Berkas suaradatang
Berkas suarapantul
Berkas suaradiserap
Berkas suaraditransmisikan
Berkas suaradatang
Berkas suarapantul
Berkas suaraditransmisikan
Berkas suaradiserap
Gejala Transmisi Suara
Transmisi melalui bidang batas 2 medium
),0(),0(),0( tptptp rit
pi
pr
pt
z1 = 1c1z2 = 2c2
x = 0
2 syarat hukum kontinuitas harus dipenuhi
1. total tekanan suara medium-1 sama dengan medium-2 pada bidang batas kedua medium (x=0) tidak terjadi deformasi bidang batas medium
2. secara fisis tidak terjadi pemisahan antara kedua media pada x=0 perpindahan energi bersifat kontinuum
medium-1medium-2
),0(),0(),0( tututu rit
tekanan suara
kecepatan partikel
z
txptxu
,,
z
txptxu
,,
211
,0,0,0
z
tp
z
tp
z
tp tri
dan
tpztptpz tri ,0,0,0 12
jika
12
12
,0
,0
zz
zz
tp
tp
i
r
(1) (2) 12
22
,0
,0
zz
z
tp
tp
i
t
jikai
r
w
w maka
12
22
zp
zp
AI
AI
i
r
i
r (3)
i
t
w
w
12
22
zp
zp
AI
AI
i
t
i
t (4)jika maka
(1) & (3) 212
212
zz
zz
212
214
zz
zz
21 zz
(2) & (4)}
3. jika maka
124 zz = 1
semua energi suara dipantulkan
21 zz 2. jika maka
1 = 0
semua energi suara ditransmisikan
21 zz 1. jika maka
214 zz = 1
semua energi suara dipantulkan
Transmisi suara melalui bahan
pt
z3 = 3c3
x = L
medium-2medium-3
x = 0
pi
pr
medium-1
z1 = 1c1
Hukum kontinuitas energi terjadi pada x=0 dan x=L
x=0
tptptptp bari ,0,0,0,0
tutututu bari ,0,0,0,0
x=L
tLptLptLp tba ,,,
tLutLutLu tba ,,,
pa
pb
z2 = 2c2
terjadi gerakan gelombang suara bolak-balik (arah + dan -) sehingga tekanan suara riil dan imajiner harus diperhitungkan
xktjii eAtxp 1,
xktjrr eBtxp 1,
xktjaa eAtxp 2,
xktjbb eBtxp 2,
Lxktjtt eAtxp 3,
tekanan suara pada masing-masing medium
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
tptptptp bari ,0,0,0,0
tutututu bari ,0,0,0,0
tLptLptLp tba ,,,
tLutLutLu tba ,,,
maka diperoleh :
bari BAzBAz 12
bari BABA
tLjk
bLjk
a AeBeA 22
tLjk
bLjk
a AzeBeAz 2322
(10)
(11)
(12)
(13)
A = amplitudo gelombang yang berpropagasi kearah x-positipB = amplitudo gelombang yang berpropagasi kearah x-negatip
BA, = amplitudo kompleks
eleminasi rB 2
2121
2z
zzBzzAA
ba
i
(11) & (12)
(13) & (14)tentukan bB
Ljktb eA
z
zzB 2
3
23
2
(16)
Ljkta eA
z
zzA 2
3
23
2
(13) & (16)
tentukan aA(17)
(15)
(16) & (17)diperoleh
iA
t
LjkLjk
i Azz
ezzzzezzzzA
32
21232123
4
22 (18)
t
LjkLjk
i Azz
ezzzzezzzzA
32
21232123
4
22
kLkLje jkL cossin
LjkLjki
t
ezzzzezzzz
zz
A
A22
21232123
324
Lkzz
zz
jLkzzA
A
i
t
23
2
2
12
3
1 sincos1
2
Lkzz
zz
LkzzA
A
i
t
22
2
3
2
2
12
2
2
3
1 sincos1
2
Lkzz
zz
LkzzA
A
i
t
22
2
3
2
2
12
2
2
3
1 sincos1
2
Jika z1 = z3 atau udara di kedua sisi dan z2z1 atau solid material, maka :
Lkzz
LkA
A
i
t
22
2
1
22
2 sincos4
2
Untuk udara dan bahan padat, maka :
(1). z1 = 0c0 dan z2 = wcw
(2). Umumnya bahan dapat disebut tipis dibandingkan dengan panjang delombang suara yang terpendek sehingga k2L<<1, maka :
cos k2L = 1 dan sin k2L = k2L
LkccA
A
wwi
t
2
2
00
4
2
wcc
k
2
2
Lm ww
2
0021
1
cmA
A
wi
t
karena
Koefisien Transmisi Suara Didefinisikan sebagai :
2
i
t
A
A
2
00
2
21
1
cmA
A
wi
t
Transmission Loss suatu bahan dinyatakan sebagai :
2
0021log10
1log10
c
mTL w
Gejala Transmisi suara melalui panil
2
0021log10
1log10
c
mTL
Besarnya energi yang ditransmisikan dikontrol oleh massa bahan Mass Law = 2 f frekuensi suara yang
ditransmisikan dapat menimbulkan resonansi pada panil jika sama dengan frekuensi resonansi panil – frekuensi kritis fc
Ada 3 daerah frekuensi yang mempunyai gejala transmisi berbeda :
1. Daerah yang dipengaruhi oleh kekakuan bahan stiffness controlled region
2. Daerah yang dikontrol oleh massa bahan mass law region
3. Daerah yang dipengaruhi oleh frekuensi kritis critical frequency region (co-incidence effect)
Grafik Transmisi suara melalui panil
Dikendalikanoleh kekakuanbahan
Dikendalikan oleh massa bahan
Dikendalikan oleh efekko-insiden
Kendalikekakuan
resonansi
slope
6 dB/okta
f
fc frekuensi kritis
perpanjanganhukum massa
Ru
gi T
ran
smis
i, d
B
Frekuensi, Hz
Sound Transmission Loss
Noise generator
Sound Analyser2-channel
Lp1 Lp2
Source Room Receiving room
a
SLLTL pp log1021
a
SLLTL pp log1021
a = absorpsi total absorption di receiving room, m2 SabineS = luas partisi, m2
Pengukuan RT dilakukan untuk mencari harga a darireceiving room
60
161.0RT
Va
60
161.0RT
Va
Partition wall
Amplifier
Sound Transmission Class (STC)
20
30
40
50
60
70
125 250 500 1k 2k 4k
1/3 octave center frequency, Hz
So
und
Tra
nsm
issi
on
Lo
ss, d
B
47
To determine STC (Sound Transmission Class)of the partition wall under test :
1. A single unfavourable deviation of the STL value below the reference contour shall not exceed 8 dB
2. The sum of the unfavourable deviations falling below the reference contour shall not exceed 32 dB
The STC value of the partition wall is the numerical value which corresponds to theSTL value at 500 Hz
Gejala Absorpsi Suara
intensitas suaradatang ( Ii )
intensitas suaradatang
intensitas suara yang dipantulkan
intensitas suara yang dipantulkan ( Ir )
intensitas suara yang ditransmisikan ( It )
intensitas suarayang diserap ( Ia )
Bahan penyerap suara
Gejala refleksi, transmisi dan absorpsi
1 1
Koefisien absorpsi suara :
i
a
I
I
i
a
I
I
Koefisien refleksi suara :
i
r
I
I
i
r
I
I
Koefisien transmisi suara :
i
t
I
I
i
t
I
I
1 1
1. Bahan Porus : penyerapan energi suara secara mikroskopis sebagai akibat perubahan energi suara tersebut menjadi energi lain vibrasi, kalor atau perubahan momentum
2. Membran penyerap : lembar bahan solid (tidak porus) yang dipasang dengan lapisan udara dibagian belakangnya (air space backing). Bergetarnya panil ketika menerima energi suara serta transfer energi getaran tersebut ke lapisan udara menyebabkan terjadinya efek penyerapan suara bass trap (low frequency absorber)
3. Rongga penyerap : rongga udara dengan volume tertentu dapat dirancang berdasarkan efek resonator Helmholzt. Efek osilasi udara pada bagian leher (neck) yang terhubung dengan volume udara dalam rongga ketika energi suara menghasilkan efek penyerapan suara.
Ada 3 macam penyerap suara yang secara teknis sering digunakan :
1. Penyerapan Suara oleh Bahan Porus dan Serat
Energi suara
datangIlustrasi ‘penyerapan’ energi suara oleh bahan porus
Energi suara
datangIlustrasi ‘penyerapan’ energi suara oleh bahan berserat
Bahan PorusBahan Porus
Bahan seratBahan serat
Mekanisme Penyerapan Energi Suara
Bahan penyerap berporus setiap porus diasumsikan sebagai ruangkecil yang mengandung medium udara
Energi disipasi molekuler(Classical Abrosption)
Energi disipasi molekuler(Classical Abrosption)
Penyerapan : terjadinya perubahan energi akustik menjadi energi dalam bentuk lain kalor konduksi vibrasi gerakan molekuler medium dll
Penyerapan : terjadinya perubahan energi akustik menjadi energi dalam bentuk lain kalor konduksi vibrasi gerakan molekuler medium dll
Skeleton (rangka) ruang porus
(baca : Kinsler 4th ed. Chapter 8)Vibrasi skeleton
Nilai Absorpsivitas Bahan
Nilai Absorpsivitas Bahan dinyatakan dengan : Koefisien Absorpsi nya atau
i
a
I
I
i
a
I
I Ia = intensitas suara yang diserap bahan dirubah menjadi vibrasi, kalor
atau perubahan momentum
Ii = intensitas suara datang pada bahan
Beberapa sifat dasar absorpsivitas bahan porus :1. merupakan fungsi frekuensi berbeda-beda untuk setiap frekuensi tengah
f [Hz]
bahan glasswoolatau mineralwool
bahan softboard
2. tergantung pada masa jenis bahan [kg/m3] atau [kg/m2]
3. tergantung pada ketebalan bahan untuk masa jenis yang sama
Semakin besar masa jenis resistansi terhadap aliran energi Hasil penelitian menunjukkan bahwa efek ini tidak significant
125 250 500 1K 2K 4K
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
f [Hz]
25 mm
50 mm100 mm
dindingkeras
bahanpenyerapfiberglass
Grafik koefsien absorpsi bahan fiberglass dengan tebal masing-masing 25, 50 dan 100 mm
Anomali nilai 1.0 diakibatkan karena efek difraksi gelombangsuara dibagian tepi sampel yang diukur seolah-olah energi suara yang diserap energi suara datang. Efek tepi ini pada mumnyatimbul pada sample yang cukup tebal
4. tergantung pada penempatannya relatif terhadap alas jika ada lapisan udara maka terjadi peningkatan nilai koefisien absorpsi pada daerah frekuensi rendah
125 250 500 1K 2K 4K
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
f [Hz]
25 mm lapisan udara
25 mm fiberglasspenutup akustik
Terjadi peningkatan absorpsivitas pada daerah frekuensi rendah pada jenis A sebagaiakibat penyerapan oleh lapisan udara, tetapi terjadi penurunan pada daerah frekuensitinggi sebagai akibat dari berkurangnya resistansi benda porus.
A
B
Metode Pengukuran untuk bahan porus
1. METODE WAKTU DENGUNG
Sumber suara
Alat ukur waktu dengung
SLM
loudspeaker
A
VT
161.01
T1 = RT kondisi kosong(tanpa bahan uji)A = absorpsi ruang uji
AA
VT
161.02
T2 = RT setelah bahan uji diletakkan dalam ruang ujiA = absorpsi tambahanakibat adanya bahan uji
12
11161.0
TTVA
nilai T1 & T2 dan V ruang uji A diperoleh bahan uji untuk setiap f diperoleh dengan rumus :
S
Af
)(
dimana S (= 10m2) adalah luas bahan uji
Ruang Dengungsebagai Ruang Uji
Bahan penyerapsuara = 10 m2
2. METODE TABUNG IMPEDANSI
Sumbersuara
Penganalisasinyal
amplitudogelombang suararefleksi
amplitudogelombang suaradatang
resultantegelombangberdiri
sampleuji
loudspeaker
mikropon
- radiasi pure tone pada f tertentu dari loudspeaker direfleksikan setelah mencapai ujung tabung resultante incident wave dan reflected wave membentuk standing wave (gelombang berdiri).
- metode ini menghasilkan nilai untuk kondisi normal incidence pada kondisi riil nilai ini kurang sesuai dibandingkan dengan metode waktu dengung pada kondisi riil gelombang datang pada bahan umumnya tidak dalam arah normal random incidence
- diameter sample harus ½ frekuensi yang diteliti dibatasi oleh diameter tabung yang digunakan
Prinsip dasar :
microphone probe
Koefisien refleksi dapat dinyatakan dalam kuadrat rasio amplitudo antara reflected wave dan incident wave
21
21
2
1
1
1
AA
AAmatau
ma
ma
A
A
sehingga
2
21
212
AA
AAm sedangkan = 1 - maka
221
214
AA
AA
2
21
214
AA
AA
harga koefisien absorpsi bahan diperoleh
dengan mengukur A1 dan A2
A1 = amplitudo maksimum gelombang interferensi amplitudo maksimum incident wave
A2 = amplitudo minimum gelombang interferensi amplitudo maksimum reflected wave
Gambar Tabung impedansi
Contoh-contoh
Bass Trap
Diffusor
BarrierAbsorber