Pengukuran Speed dan Impedansi Akustik pada Tanah Liat dengan Memanfaatkan Sinyal Echo Ultrasonik

Abstract

Setiap material memiliki karakteristiknya masing-masing, yang direpresentasikan oleh nilai speed/ kecepatan propagasi gelombang ultrasonic (C) dan impedansi akustik/resistansi material (Z tl). Salah satu teknik yang dapat digunakan untuk mendapatkan karakteristik tersebut adalah dengan mengaplikasikan ultrasonic testing. Teknik ini memanfaatkan dua buah sensor ultrasonik sebagai transmitter (UST) dan receiver (USR) untuk mendapatkan property sinyal dari setiap material. Adapun mekanisme pengukuran yang dilakukan adalah nondestructive testing (NDT) dimana material yang diuji tidak mengalami kerusakan sehingga tidak mengubah karakter dari sampel tersebut. Pada penelitian ini, karakteristik material direpresentasikan oleh sinyal pantul dari material (echo). Untuk mengolah data sinyal echo dan mendapatkan karakteristik sampel uji maka diperlukan sejumlah algoritma pemrosesan data seperti Fast Fourier Transform (FFT), Peak Detection, dan Grid Search. Dengan mengolah echo dari sinyal pantul maka dapat diperoleh nilai C. Dari hasil percobaan didapatkan, nilai C dan Z tl pada sampel uji 1 dengan density 1856,97573 g/m 3 sebesar C = 636 m/s dan Z tl = 474640 Ns/m 3 , sampel uji 2 dengan density 1792,94208 g/m 3 sebesar C = 491 m/s dan Z tl = 408080 Ns/m 3 , sedangkan sampel uji 3 dengan density 1663,85025 g/m 3 sebesar C = 434 m/s dan Z tl = 405639 Ns/m 3. Besarnya nilai karakterisasi material menunjukkan density berbanding lurus dengan besarnya nilai C dan Z tl. Kata kunci: ultrasonik, speed, impedansi akustik, echo Abstract-Each material has its own characteristics, which are represented by the value of speed/ultrasonic wave propagation speed (C) and acoustic impedance/material resistance (Z tl). One technique that can be used to obtain these characteristics is by applying ultrasonic testing. This technique utilizes two ultrasonic sensors as transmitter (UST) and receiver (USR) to get signal properties from each material. The measurement mechanism is nondestructive testing (NDT) where the material tested is not damaged so it does not change the character of the sample. In this research, material characteristics are represented by reflected signals from material (echo). To process the echo signal data and get the characteristics of the sample, we need a number of data processing algorithms such as Fast Fourier Transform (FFT), Peak Detection, and Grid Search. By processing echo from reflected signals, C and Z tl values can be obtained. From the experimental results obtained, the values of C and Z tl in sample 1 with a density of 1856.97573 g/m3 are C = 636 m/s and Z tl = 474640 Ns/m3, samples 2 with a density of 1792.94208 g/m3 of C = 491 m/s and Z tl = 408080 Ns/m3, while the sample 3 with a density of 1663.85025 g/m3 is C = 434 m/s and Z tl = 405639 Ns/ m3. The value of material characterization shown that a dense clay also has higher C and Z tl .

Pengukuran Kecepatan Rambat Gelombang Ultrasonik untuk Menentukan Komposisi Tanah pada Lapisan Gradasi

“…Metoda gelombang ultrasonik sudah banyak digunakan dalam berbagai keperluan identifikasi. Beberapa kelebihan metoda gelombang ultrasonik ini diantaranya portabel, waktu pengukuran cepat, akurat, bersih, non-invasive (Lusiana, 2019), dan mampu mengukur berbagai parameter fisis tanah seperti modulus elastisitas, kepadatan, kadar air, angka pori, porositas dan derjat kejenuhan (Sudjanarko, 2012) (Suhariyono & Menry, 2005).…”

“…Beberapa aplikasi metoda gelombang ultrasonik telah dilakukan pada berbagai keperluan identifikasi diantaranya pengukuran kedalaman dasar tanah dalam air, bentuk kontur tanah (Sundawa, 2021), dan ketebalan lapisan tanah (Lusiana et al, 2019) (Simbolon et al, 2021). Pada penelitian-penelitain tersebut berhasil ditentukan nilai ketebalan setiap lapisan tanah dengan cukup baik.…”

“…Rentang yang cukup lebar ini menunjukkan bahwa adanya keberagaman komposisi lapisan tanah yang menunjukkan adanya tingkat gradasi lapisan. Hal ini berbeda dengan hasil penentuan kecepatan gelombang pada tanah liat yang homogen (Lusiana et al, 2019) dimana rentang kecepatan gelombang pada 3 jenis sampel tanah homogen berbeda adalah diantara nilai 434 m/s sampai dengan 636 m/s. Rentang nilai kecepatan gelombang yang sempit ini lebih menunjukkan kehomogenan dari setiap lapisan tanah yang digunakan dalam pengujian di penelitian tersebut.…”

Rancang Bangun Sistem Multipoint Transmitter – Receiver untuk Inspeksi Bawah Air Berbasis Ultrasonik Frekuensi Rendah

“…Penelitian ini berfokus pada desain untuk sensor ultrasonik frekuensi rendah yang beroperasi secara efektif pada nilai frekuensi kerja 35 kHz untuk penggunaan pengujian di bawah air. Sebelumnya, penggunaan sensor ultrasonik pada frekuensi di sekitar nilai 35 kHz telah digunakan oleh beberapa peneliti lain, seperti yang dilakukan oleh [15] untuk mengukur kecepatan dan impedansi akustik pada tanah liat dan oleh [16] untuk mengkarakterisasi properti larutan garam.…”