PENGUKURAN GETARAN DAN SUARA

ISI: PENDAHULUAN GETARAN MENGUKUR GETARAN ACCELEROMETER KALIBRASI PENGUKURAN AKUSTIK TEKANAN SUARA DAN TINGKAT TEKANAN SUARA ALAT PENGUKUR SUARA METODE KALIBRASI

WHAT IS VIBRATION? Getaran : gerak bolak-balik terhadap suatu posisi referensi Banyaknya siklus gerak bolak-balik yang terjadi pada satu satuan waktu disebut frekuensi (diukur dalam siklus/sekon atau Hertz (Hz)) Sumber getaran Ketidak seimbangan pada mesin Gelinding dan hubungan langsung antara dua elemen mekanik Rock drill Concrete compactor etc

GERAK BOLAK-BALIK KOMPONEN TUNGGAL PADA FREKUENSI TUNGGAL BEBERAPA KOMPONEN PADA BEBERAPA FREKUENSI SECARA SIMULTAN

Sulit untuk melihat komponen2 frekuensi dengan grafik amplitudo-waktu Getaran biasanya terdiri dari Banyak frekuensi secara simultan Komponen2 frekuensi dapat ditunjukkan dengan memplot grafik amplitudofrekuensi (analisis frekuensi) Grafik ini disebut spektrograf frekuensi

PARAMETER2 GETARAN

PERPINDAHAN, KECEPATAN ATAU PERCEPATAN? Lebih baik memilih parameter yang akan memberikan spektrum yg paling datar untuk dapat memanfaatkaan rentang dinamik getaran tsb (perpedaan antara nilai terkecil dan terbesar yg dapat diukur oleh instrumen) Pengukuran percepatan biasanya dilakukan karena cenderung ke arah komponen getaran frekuensi tinggi dan cenderung digunakan di mana frekuensi yang akan diamati mencakup frekuensi tinggi (alat ini disebut accelerometer

SEISMIC TRANSDUCER MODEL F(t) m && y + C( y& x& ) + k( x y) = F ( t) FBD of m Seismic mass m k/2 C Base m b F b k/2 y(t) x(t) Jika sensor diletakkan antara landasan dan massa seismik serta perpindahan relatif diukur maka z= y x z& = && z= y& x& y && x Persamaan diferensial gerak menjadi For y>x and y &> x& F(t) y(t) m & z + Cz& + kz= F( t) mx & karena, z and & z& dapat diukur maka percepatan & dari landasan dpt ditentukan z & x& k/2(y-x) c ( y& x) & k/2(y-x)

m & z + Cz& + kz= F( t) mx & Jika F(t)=0 maka x dpt diasumsikan sbg fungsi x=x sin ωt maka m&&+ z Cz& + kz 2 = mω Xsinωt dari sini: Z X = r 2 2 2 ( 1 r ) + ( 2ζr) 2 r= ω ω n C ζ = C c

VIBROMETER atau SEISMOMETER Adalah instrumen dengan frekuensi pribadi rendah ω>>>>ω n r>>>>1, r sangat besar Y Z/X 1, terutama jika r>3 Z/X 1, tidak tergantung ζ X Z=X Z=Y-X Y=0 Y Z=X Perpindahan relatif massa seismik=perpindahan landasan

Z/X Z/X X

X X ACCELEROMETER Adalah instrumen dengan frekuensi pribadi tinggi, jika frekuensi pribadi instrumennya tinggi dibanding getaran yg akan diukur maka instrumen tersebut menunjukkan nilai percepatan ω<<<< ω n r<<<< 1 faktor 2 2 ( 1 r ) + ( 2ζr) 2 menuju satu Z (ω/ω n ) 2.X (1/ω n ) 2 ω 2.X Maka Z proporsional terhadap percepatan dari benda yg bergetar agar orde r <<<<<1, ω n harus sangat besar, maka K harus sangat besar dan m harus sangat kecil. Maka instrumen tsb memerlukan massa yg kecil dan pegas dengan kekakuan besar. Maka instrumen tsb bisa sangat kecil dalam bentuknya (kompak). Karena ukurannya yg kecil serta sensifitias yg tinggi accelerometer lebih banyak digunakan dalam pengukuran getaran. Percepatan yang diukur dapat diintegrasikan sekali atau dua kali untuk memperoleh kecepatan dan perpindahan dengan rangkaian elektronik (amplifier)

Ilustrasi

PIEZOELECTRIC ACCELEROMETER

BASIC VIBRATION MEASUREMENT SYSTEM

KALIBRASI ACCELEROMETER KALIBRASI STATIK + OR 1 g TURNOVER METHOD dengan memutar sumbu sensitif dari suatu posisi vertikal 180 0 ke posisi vertikal lain (harus menunjukkan percepatan + atau 1g) CENTRIFUGE METHOD menggunakan (meja berputar) percepatan ke arah pusat rotasi adalah a=r(2πf) 2 di mana f adalah kecepatan putaran meja (rpm) PERIODIC CALIBRATION dpt menggunakan kalibrator periodik yang akan bergetar dengan tepat pada percepatan 10 m/s 2

ACCOUSTICAL MEASUREMENT Juga terdapat suara yg tidak Diinginkan yg disebut noise (kebisingan) Suara juga dapat merusak dan menghancurkan Ex: suara supersonik dpt Memecahkan kaca jendela

Suara didefinisikan sebagai setiap variasi tekanan dalam rentang yang dapat dideteksi oleh telinga dari suara terlemah ke tingkat suara yg dpt merusak pendengaran Studi dari suara disebut akustik dan mencakup semua bidang produksi suara, perambatan suara dan penerimaan suara, baik dibuat dan diterima oleh manusia maupun oleh mesin dan instrumen pengukuran

PRESSURE vs POWER

BASIC PARAMETER OF SOUND

TEKANAN SUARA Suara akan menyebabkan variasi tekanan pada udara sekitarnya

Variasi tekanan akustik akan menimpa tekanan udara statik yg bernilai 10 5 Pascal

RANGE OF SOUND PRESSURE Dibanding tekanan udara statik Variasi tekanan suara yg dpt didengar Sangat kecil berkisar antara 20 µpa (10-6 Pa) hingga 100 Pa. 20 µpa adalah suara terlemah yang dapat didengar oleh rata-rata manusia dan disebut ambang batas pendengaran Tekanan suara sebesar 100 Pa sangat keras dan menyebakan sakit maka disebut ambang batas kesakitan Rasio antara dua nilai ini adalah satu juta banding 1. jika digunakan skala linier maka pengukuran tekanan suara akan menghasilkan nilai yang sangat besar maka digunakan rasio logaritmik yang lebih praktis dengan satuan desibel (db)

RANGE OF SOUND PRESSURE 0 db : ambang batas pendengaran 130 db : ambang batas kesakitan

Konversi tekanan suara ke tingkat tekanan suara db (decibel)

Persepsi dari db

Diagram konversi Pascal ke db

Konversi ke db dengan tabel

SOUND LEVEL METER

Akhir kuliah