Ultrasonic Testing (UT) merupakan bagian dari pengujian tanpa rusak, nondestructive test. Yang berkerjanya didasarkan pada propagasi gelombang ultrasonik terhadap obyek tertentu atau material yang diuji. Dalam aplikasi UT yang paling umum, gelombang pulsa ultrasonik yang sangat pendek dengan frekuensi pusat mulai dari 0,1-15 MHz, dan kadang-kadang hingga 50 MHz, ditransmisikan ke dalam bahan untuk mendeteksi cacat internal atau untuk mengkarakterisasi material. Contoh umum adalah pengukuran ketebalan ultrasonik, yang menguji ketebalan benda uji, misalnya, untuk memantau korosi pipa.
Pengujian ultrasonik sering dilakukan pada baja dan logam dan paduan lainnya, meskipun juga dapat digunakan pada beton, kayu dan komposit, meskipun dengan resolusi yang lebih rendah. Ini digunakan di banyak industri termasuk konstruksi baja dan aluminium, metalurgi, manufaktur, aerospace, otomotif dan sektor transportasi lainnya.
Secara umum, pengujian ultrasonik didasarkan pada penangkapan dan kuantifikasi gelombang pantul (pulse-echo) atau gelombang yang ditransmisikan (melalui transmisi). Masing-masing dari kedua jenis ini digunakan dalam aplikasi tertentu, namun pada umumnya, sistem pulse echo lebih berguna karena hanya memerlukan akses dari satu sisi ke objek yang diperiksa.
Sistem inspeksi Ultrasonic Testing pulse-echo terdiri dari beberapa komponen alat, seperti pulser /receiver, transducer, dan perangkat display.
Sebuah pulser/ receiver adalah perangkat elektronik yang bisa menghasilkan pulse listrik tegangan tinggi. Didorong oleh pulser, transduser menghasilkan energi ultrasonik frekuensi tinggi. Energi suara merambat dan disebarkan melalui media dari obyek yang diperiksa dalam bentuk gelombang.
Bila ada diskontinuitas, misalnya seperti retakan, di jalur rambatan gelombang, energi akan dipantulkan kembali dari permukaan yang cacat tersebut. Sinyal gelombang yang dipantulkan diubah menjadi sinyal listrik oleh transduser dan ditampilkan di layar.
Dengan mengetahui kecepatan gelombang dan waktu tempuh maka jarak tempuh sinyal dapat diketahui pula. Dari sinyal tersebut, informasi tentang lokasi reflektor, ukuran, orientasi dan fitur lainnya terkadang bisa didapat.
sumber : https://hesa.co.id/ultrasonic-testing-ut/
Sonikasi adalah suatu teknologi yang memanfaatkan gelombang ultrasonik. Ultrasonik adalah suara atau getaran dengan frekuensi yang terlalu tinggi untuk bisa didengar oleh manusia, yaitu kira-kira di atas 20 kHz. Gelombang ultrasonik dapat merambat dalam medium padat, cair, dan gas. Proses sonikasi ini mengubah sinyal listrik menjadi getaran fisik yang dapat diarahkan untuk suatu bahan dengan menggunakan alat yang bernama sonikator. Sonikasi ini biasanya dilakukan untuk memecah senyawa atau sel untuk pemeriksaan lebih lanjut. Getaran ini memiliki efek yang sangat kuat pada larutan, menyebabkan pecahnya molekul dan putusnya sel.
Bagian utama dari perangkat sonikasi adalah generator listrik ultrasonik. Perangkat ini membuat sinyal (biasanya sekitar 20 kHz) yang berkekuatan ke transduser. Transduser ini mengubah sinyal listrik dengan menggunakan kristal piezoelektrik, atau kristal yang merespon langsung ke listrik dengan menciptakan getaran mekanis dan kemudian dikeluarkan melewati probe. Probe sonikasi mengirimkan getaran ke larutan yang disonikasi. Probe ini akan bergerak seiring dengan getaran dan mentransmisikan ke dalam larutan. Probe bergerak naik dan turun pada tingkat kecepatan yang tinggi, meskipun amplitudo dapat dikontrol dan dipilih berdasarkan kualitas larutan yang disonikasi. Gerakan cepat probe menimbulkan efek yang disebut kavitasi. Rangkaian alat sonikasi dapat dilihat pada Gambar I.
Gambar I. Rangkaian Alat Sonikasi
Dalam hal kinetika kimia, ultrasonik dapat meningkatkan kereaktifan kimia pada suatu sistem yang secara efektif bertindak sebagai katalis untuk lebih mereaktifkan atom – atom dan molekul dalam sistem. Pada reaksi yang menggunakan bahan padat, ultrasonik ini berfungsi untuk memecah padatan dari energi yang ditimbulkan akibat runtuhnya kavitasi. Dampaknya ialah luas permukaan padatan lebih besar sehingga laju reaksi meningkat (Suslick, 1989). Semakin lama waktu sonikasi, ukuran partikel cenderung lebih homogen dan mengecil yang akhirnya menuju ukuran nanopartikel yang stabil serta penggumpalan pun semakin berkurang. Hal ini disebabkan karena gelombang kejut pada metode sonikasi dapat memisahkan penggumpalan partikel (agglomeration) dan terjadi dispersi sempurna dengan penambahan surfaktan sebagai penstabil. Daya ultrasonik meningkatkan perubahan kimia dan fisik dalam media cair melalui generasi dan pecah dari gelembung kavitasi. Seperti ultrasonik, gelombang suara disebarkan melalui serangkaian kompresi dan penghalusan gelombang diinduksi dalam molekul medium yang dilewatinya. Pada daya yang cukup tinggi siklus penghalusan dapat melebihi kekuatan menarik dari molekul cairan dan kavitasi gelembung akan terbentuk. Gelembung tersebut tumbuh dengan proses yang dikenal sebagai difusi yang dikoreksi yaitu sejumlah kecil uap (atau gas) dari media memasuki gelembung selama fase ekspansi dan tidak sepenuhnya dikeluarkan selama kompresi. Gelembung berkembang selama periode beberapa siklus untuk ukuran kesetimbangan untuk frekuensi tertentu digunakan. Ini adalah fenomena gelembung ketika pecah dalam siklus kompresi yang menghasilkan energi untuk efek kimia dan mekanik (Gambar II). Pecahnya gelembung kavitasi merupakan fenomena luar biasa yang disebabkan oleh kekuatan suara. Dalam sistem cair pada frekuensi ultrasonik 20kHz setiap pecahnya gelembung kavitasi bertindak sebagai lokal "hotspot" menghasilkan suhu sekitar 4.000 K dan tekanan lebih dari 1000 atmosfer.
Gambar II. Generasi Acoustic Cavitation
Menurut Gogate berkaitan dengan reaksi kimia, kavitasi dapat mempengaruhi hal berikut:
a. Mengurangi waktu reaksi
b. Meningkatkan yield dalam reaksi kimia
c. Mengurangi ”force” suhu dan tekanan
d. Mengurangi periode induksi dan reaksi yang diinginkan
e. Meningkatkan selektivitas
f. Membangkitkan radikal bebas
Sebagai tambahan terhadap timbulnya kondisi-kondisi ekstrem di dalam gelembung juga dihasilkan efek mekanik seperti terjadinya collaps gelembung yang sangat cepat. Hal ini juga sangat penting dalam bidang sintesis dan termasuk juga degassing yang sangat cepat dari kavitasi cairan serta dalam hal pembentukan kristal yang cepat.
sumber : http://yyuniarti.blogspot.co.id/2015/03/sonikasi.html
Fungsi Ultrasonic Cleaner - Ultrasonic Cleaner merupakan alat yang berguna untuk membersihkan gelombang ultrasonik pada suatu benda secara tepat dan cepat. Pada dunia kedokteran alat ini berfungsi untuk membersihkan atau mensterilkan peralatannya hingga komponen terkecil. Selain itu alat ini juga dimanfaatkan untuk mencuci jenis perhiasan agar terlihat bersih dan mengkilap.
Gelombang ultrasonik bisa digunakan menggunakan air biasa, akan tetapi tidak akan se-efektif ketika ditambah solvent khusus yang akan membuat efek lebih maksimal. Proses pembersihan pada ultrasonic cleaner sekitar 3 sampai 6 menitan. Dan dengan cepatnya perkembangan alat ukur dan tester saat ini alat ultrasonic cleaner sudah banyak dijual diberbagai toko-toko online maupun perusahaan.
Pembersihan ultrasonik dilakukan dengan gelombang kavitasi yang diinduksikan dengan tekanan frekuensi yang tinggi. Proses agitasi akan menyebabkan tekanan besar pada objek yang melekat seperti gelas, karet, keramik dan plastik. Tekanan akan masuk melalui lubang objek diatas.
Tujuan sebenarnya adalah melakukan pembersihan dari segala kontaminasi yang terdapat pada benda padat. Cairan pembersihnya juga berbeda, tergantung dengan jenis kontaminasinya. Kontaminan ini bisa berupa debu, jamu, bakteri dan masih banyak lagi.
Pembersih ultrasonik ini dapat digunakan untuk berbagai ukuran, jenis dan material alat bantu, dan tidak perlu dipisahkan bagian-bagiannya saat dibersihkan. Sample tidak boleh diletakan pada posisi bawah alat pada saat proses pembersihan, karena mencegah proses cavitasi pada sample tersebut tidak terkena cairan atau air. Oleh karena itu dibutuhkan alat untuk menahan sample diatas bagian bawah.
Ketika memperoleh sistem ultrasonik dengan banyak frekuensi antara 20 sampai 950 kHz, dan dapat dipilih berdasar pekerjaan, jenis dari kontaminan alat yang akan dibersihkan dan tingkat kebersihannya yang akan dicapai.
Standar frekuensi saat pembersihan
Frekuensi yang sangat umum dipakai untuk pembersihan berat pada mesin logam berat, tanah yang sangat berminyak bernilai 20-40 kHz.
Frekuensi yang berfungsi untuk pembersihan umum dari mesin optik dan sangat baik untuk membersihkan partikel kecil berkisar 4-70kHz.
Frekuensi yang dipakai untuk pembersihan ringan secara ultra dari optik, semikonduktor dan disk drive bernilai 70-200 kHz.
sumber : http://passerad.blogspot.com/2017/12/fungsi-ultrasonic-cleaner.html
Definisi : Terapi ultrasound sebagai modalitas pengobatan yang telah digunakan oleh terapis selama 50 tahun terakhir untuk mengobati luka-luka jaringan lunak. Gelombang ultrasonik (gelombang suara frekuensi tinggi) yang diproduksi dengan cara getaran mekanis dari transduser dari mesin US. Transduser ini kemudian bergerak di atas permukaan kulit di daerah yangcedera. Ketika gelombang suara ini kontak dengan udara,menyebabkan pemborosan gelombang, sehingga gel khusus USdiletakkan pada kulit untuk mamaksimalkan kontak antara transduser dengan permukaan kulit.
Efek Samping
Efek terapeutik US masih sedang diperdebatkan. Sampai saat ini, masih sangat sedikit bukti untuk menjelaskan bagaimana US bisa menyebabkan efek terapeutik dalam jaringan yang terluka. Namun demikian praktisi di seluruh dunia terus menggunakan modalitas terapi ini sesuai dengan pengalaman pribadi, bukan bukti ilmiah. Berikut adalah sejumlah teori oleh US yang berhubungan dengan efek terapeutik.
Thermal Efek :
Ketika gelombang ultrasonik lulus dari transuder ke dalam kulit yang menyebabkan getaran di sekitar jaringan, terutama yang mengandung kolagen. Getaran yang meningkat ini menyebabkan produksi panas dalam jaringan. Pada kebanyakan kasus, hal ini tidak dapat dirasakan oleh pasien sendiri. Peningkatan suhu ini dapat menyebabkan peningkatan Ekstensibilitas struktur seperti ligamen, tendon, jaringan parut dan kapsul fibrosa sendi. Selain itu, pemanasan juga dapat membantu untuk mengurangi rasa sakit dan kejang otot dan meningkatkan proses penyembuhan.
Efek pada Inflamasi dan Proses perbaikan
Ketika gelombang ultrasonik lulus dari transuder ke dalam kulit yang menyebabkan getaran di sekitar jaringan, terutama yang mengandung kolagen. Getaran yang meningkat ini menyebabkan produksi panas dalam jaringan. Pada kebanyakan kasus, hal ini tidak dapat dirasakan oleh pasien sendiri. Peningkatan suhu ini dapat menyebabkan peningkatan Ekstensibilitas struktur seperti ligamen, tendon, jaringan parut dan kapsul fibrosa sendi. Selain itu, pemanasan juga dapat membantu untuk mengurangi rasa sakit dan kejang otot dan meningkatkan proses penyembuhan.
Penerapan Ultrasound : • Ultrasound biasanya diterapkan dengan menggunakan transduser yang memancarkan sinar ultrasonik. Bergerak terus menerus dalam kulit sekitar 3-5 menit. Pengobatan dapat diulangi 1-2 kali setiap hari, lebih sering pada kondisi cidera akut dan lebih jarang frekuensinya pada kasus-kasus kronis.
• Dosis Ultrasound dapat bervariasi baik dalam intensitas atau frekuensi. Frekuensi rendah digunakan pada daerah-daerah cidera yang letaknya lebih dalam, sedang frekuensi tinggi digunakan untuk permukaan yang lebih dekat dengan kulit.
Kontra Indikasi Penggunaan :
pada penyakit jaringan yang abnormal, tekanan darah yang tinggi, tumor yang menyebar di seluruh tubuh.
Jangan digunakan jika pasien menderita dari :
• tumor ganas atau kanker jaringan
• infeksi akut
·Risiko perdarahan
• ischeamic jaringan berat
• ada riwayat trombosis vena
• terkena jaringan saraf
• Kecurigaan terhadap patah tulang
• Jika pasien hamil
• Jangan gunakan di daerah gonad (alat kelamin),
sumber : http://gina-fisioterapi.blogspot.com/2010/12/terapi-ultrasonik.html
Sonar (Singkatan dari bahasa Inggris: sound navigation and ranging), merupakan istilah Amerika yang pertama kali digunakan semasa Perang Dunia, yang berarti penjarakan dan navigasi suara, adalah sebuah teknik yang menggunakan penjalaran suara dalam air untuk navigasi atau mendeteksi kendaraan air lainnya. Sementara itu, Inggris punya sebutan lain untuk sonar, yakni ASDIC (Anti-Submarine Detection Investigation Committee).
Sonar merupakan sistem yang menggunakan gelombang suara bawah air yang dipancarkan dan dipantulkan untuk mendeteksi dan menetapkan lokasi objek di bawah laut atau untuk mengukur jarak bawah laut. Sejauh ini sonar telah luas digunakan untuk mendeteksi kapal selam dan ranjau, mendeteksi kedalaman, penangkapan ikan komersial, keselamatan penyelaman, dan komunikasi di laut.
Cara kerja perlengkapan sonar adalah dengan mengirim gelombang suara bawah permukaan dan kemudian menunggu untuk gelombang pantulan (echo). Data suara dipancar ulang ke operator melalui pengeras suara atau ditayangkan pada monitor.
Munculnya sonar tak bisa dilepas dari rintisan tokoh seperti Daniel Colloden yang pada tahun 1822 menggunakan lonceng bawah air untuk menghitung kecepatan suara di bawah air di Danau Geneva, Swiss. Ini kemudian diikuti oleh Lewis Nixon, yang pada tahun 1906 menemukan alat pendengar bertipe sonar pertama untuk mendeteksi puncak gunung es. Minat terhadap sonar makin tinggi pada era Perang Dunia I, yaitu ketika ada kebutuhan untuk bisa mendeteksi kapal selam.
Dalam perkembangan selanjutnya ada nama Paul Langevin yang tahun 1915 menemukan alat sonar pertama untuk mendeteksi kapal selam dengan menggunakan sifat-sifat piezoelektrik kuartz. Meski tak sempat terlibat lebih jauh dalam upaya perang, karya Langevin berpengaruh besar dalam desain sonar.
Sonar pasif sebenarnya lebih mengarah ke sistem hidroakustik yang ada pada kapal, sehingga tidak ada sinyal yang dikirim keluar. Artinya suara-suara di bawah laut ditangkap oleh alat sensitif dan didengarkan oleh operator di dalam kapal. Operator yang berpengalaman dapat membedakan suara baling-baling kapal dari kapal selam, kapal perusak, maupun kapal kargo.
Akan tetapi sonar jenis ini artinya semua suara di bawah laut dapat terdengar yang artinya operator yang tidak kompeten akan mengira suara baling-balingnya sendiri sebagai suatu ancaman.
Pada sistem sonar pasif modern, ada bank data sonik (sumber bunyi) yang besar. Sistem komputer menggunakan bank data tadi untuk mengenali kelas kapal, juga aksinya (kecepatan atau senjata yang ditembakkan).
Pada tahun 1918 Inggris dan Amerika Serikat membuat sistem aktif, dimana sinyal dikirim dan diterima kembali dan bernama Sonar Aktif atau yang dikenal juga dengan ASDIC (Anti Submarine Division / Allied Submarine Detection Investigation Committee). Sonar ini merupakan perangkat yang menembakkan suara untuk mendeteksi keberadaan suatu objek bawah air. Sonar jenis ini mengeluarkan bunyi "ping" dan semakin dekat dengan target maka bunyi nya akan semakin intensif. Sonar aktif juga dapat digunakan untuk mengukur kedalaman perairan dibawah lunas kapal. Untuk mengukur kedalaman digunakan sonar dengan frekuensi kecil agar dapat mengukur jarak yang jauh.
ASDIC sendiri memiliki beragam frekuensi suara. Semakin besar frekuensi maka akan semakin pendek jarak yang ditempuh akan tetapi semakin bagus resolusinya. Karena perbedaan frekuensi ini maka ada beberapa material yang bisa menyerap sebagian suara dari frekuensi tertentu. Material ini dapat digunakan untuk pelapis kapal selam agar tidak mudah terdeteksi ASDIC (mislakan logam akan memantulkan frekuensi 10 kHz sedangkan material A tidak, maka material A dapat dijadikan pelapis lambung kapal selam)
Bagi kapal selam modern, mengaktifkan perangkat ASDIC sama saja bunuh diri karena bunyi "ping" dapat terdengar jelas bahkan tanpa perangkat hidrofon sekalipun.
Ultrasonografi medis (sonografi) adalah sebuah teknik diagnostik pencitraan menggunakan suara ultra yang digunakan untuk mencitrakan organ internal dan otot, ukuran mereka, struktur, dan luka patologi, membuat teknik ini berguna untuk memeriksa organ. Sonografi obstetrik biasa digunakan ketika masa kehamilan.
Pilihan frekuensi menentukan resolusi gambar dan penembusan ke dalam tubuh pasien. Diagnostik sonografi umumnya beroperasi pada frekuensi dari 2 sampai 13 megahertz.
Sedangkan dalam fisika istilah "suara ultra" termasuk ke seluruh energi akustik dengan sebuah frekuensi di atas pendengaran manusia (20.000 Hertz), penggunaan umumnya dalam penggambaran medis melibatkan sekelompok frekuensi yang ratusan kali lebih tinggi.
Sonograf ini menunjukkan citra kepala sebuah janin dalam kandungan.
Ultrasonografi atau yang lebih dikenal dengan singkatan USG digunakan luas dalam medis. Pelaksanaan prosedur diagnosis atau terapi dapat dilakukan dengan bantuan ultrasonografi (misalnya untuk biopsi atau pengeluaran cairan). Biasanya menggunakan probe yang digenggam yang diletakkan di atas pasien dan digerakkan: gel berair memastikan penyerasian antara pasien dan probe.
Dalam kasus kehamilan, Ultrasonografi (USG) digunakan oleh dokter spesialis kandungan (DSOG) untuk memperkirakan usia kandungan dan memperkirakan hari persalinan. Dalam dunia kedokteran secara luas, alat USG (ultrasonografi) digunakan sebagai alat bantu untuk melakukan diagnosa atas bagian tubuh yang terbangun dari cairan.
USG tidak dapat digunakan untuk memantau lambung atau usus, karena banyak mengandung gas, sehingga pantulan USG akan buyar. Di Laboratorium Klinik Bebas yang tidak berada di Rumah Sakit, selain USG Kandungan dan USG Jantung (Echo), biasanya USG dibagi menjadi USG untuk:
Seluruh Abdomen
Upper Abdomen
Thyroid^
Payudara^
Liver/Hati^
Limpa
Pankreas
Lower Abdomen
Ginjal^
Kandung Kemih
Prostat^
Yang bertanda '^' dapat diperiksa terpisah, tetapi memeriksa Upper Abdomen saja atau Lower Abdomen saja hanya lebih mahal sedikit daripada memeriksa terpisah dan memeriksa Upper Abdomen dan Lower Abdomen sekaligus lebih murah daripada memeriksa sendiri-sendiri, oleh karena itu jika biaya tidak begitu menjadi masalah, maka lebih baik bagi mereka yang telah berusia 50 tahun atau mereka yang berusia di atas 40 tahun, tetapi menderita Diabetes, sebaiknya memeriksakan sekaligus Upper Abdomen dan Lower Abdomen, karena beberapa penyakit belum muncul gejalanya, jika belum parah, misalnya Tumor Payudara, Batu Empedu, Batu Pankreas, Pelemakan Hati, Batu Ginjal, Batu Kandung Kemih, Pembesaran Prostat.
sumber : https://id.wikipedia.org/wiki/Ultrasonografi_medis
Bukankah kalian pernah melihat anjing sering menggerakkan telinganya? Mengapa demikian? Karena anjing ingin memfokuskan suara yang diterima olehnya, dan tidak hanya itu saja, anjing juga menggerakkan telinganya saat melacak sesuatu.
Sistem ini disebut dengan sistem sonar. Sistem sonar merupakan sistem yang digunakan untuk mendeteksi tempat dalam melakukan pergerakan dengan deteksi suara frekuensi tinggi (ultrasonik). Selain pada anjing, sistem sonar dapat kita temui pada kelelawar dan lumba-lumba.
a.Kelelawar
Daun telinga membantu hewan untuk menentukan arah dari mana suara tersebut datang dan akan dapat mendeteksi suara samar. Kelelawar merupakan hewan yang mampu mendengarkan bunyi ultrasonik dengan frekuensi 20-20.000 Hz, kelelawar dapat mengeluarkan gelombang ultrasonik pada saat dirinya terbang. Gelombang yang dikeluarkan akan dipantulkan kembali oleh benda-benda yang akan dilewatinya dan diterima oleh suatu alat yang berada di tubuh kelelawar, kemampuan kelewar untuk menentukan lokasi ini disebut dengan ekolokasi. Pada saat kelelawar mendengarkan gema, kelelawar tidak dapat mendengar suara lain selain dari yang dipancarkannya sendiri.
Berdasarkan Efek Doppler, jika sumber bunyi dan penerima suara keduanya tak bergerak, maka penerima akan menentukan frekuensi yang sama dengan yang dipancarkan oleh sumber suara. Akan tetapi, jika salah satunya bergerak, frekuensi yang diterima akan berbeda dengan yang dipancarkan. Dalam hal ini, frekuensi suara yang dipantulkan dapat jatuh ke wilayah frekuensi yang tidak dapat didengar oleh kelelawar. Dengan demikian, kelelawar tentu akan menghadapi masalah karena tidak dapat mendengar gema suaranya dari lalat yang sedang bergerak.
b.Lumba-lumba
Lumba-lumba hidup di kedalaman lautan, ia mempunyai sistem yang memungkinkan untuk berkomunikasi dan menerima rangsangan, yaitu sistem sonar yang berguna untuk mengindera benda-benda di lautan, mencari makan, dan berkomunikasi.
Lumba lumba bernapas melalui lubang yang ada di atas kepalanya. Tepat di bawah lubang hidung ini, terdapat kantung kantung kecil berisi udara. Dengan mengalirkan udara melalui kantung kantung ini.Lumba Lumba menghasilkan bunyi dengan frekuensi tinggi. Kantung udara ini berperan sebagai cermin akustik yang memfokuskan bunyi yang di hasilkan gumpalan kecil jaringan lemak yang berada tepat di bawah lubang pernapasan. Kemudian, bunyi ini dipancarkan ke arah sekitarnya secara terputus putus. Lumba lumba berkomunikasi untuk menemukan pasangan dan saling mengingatkan akan bahaya.
sumber : http://lintang.sukanulis.net/2018/04/mekanisme-pendengaran-pada-manusia-dan.html
Telinga merupakan salah satu organ tubuh yang dimiliki oleh manusia yang berfungsi sebagai indera pendengaran yang menerima dan menginterpreta-sikan gelombang suara yang diterima, juga untuk menjaga keseimbangan. Telinga memiliki reseptor khusus yang berfungsi untuk mengenali geetaran suara dengan batas frekuensi yang dapat didengar, yaitu pada frekuensi 20–20k Hz.
1. Bagian-bagian telinga manusia
Berdasarkan letaknya, telinga manusia dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu telinga luar, tengah, dan dalam. Setiap bagian telinga tersebut memiliki tugas dan fungsi masing-masing. Jika salah satu dari bagian telinga memiliki gang-guan, maka akan mempengaruhi proses pendengaran secara keseluruhan.
Gambar 1. Bagian-bagian telinga manusia
a. Telinga luar
Telinga luar berfungsi sebagai penangkap getaran bunyi dari luar. Bagian telinga luar terdiri dari daun telinga (pinna) dan liang telinga. Daun telinga berfungsi sebagai penangkap dan pengumpul getaran suara. Liang telinga atau saluran telinga berfungsi untuk menjaga agar tidak ada benda asing masing kedalam. Pada dinding saluran telinga luar dihasilkan minyak serumen.
b. Telinga tengah
Telinga tengah merupakan rongga yang berisi udara dan berfungsi menjaga tekanan udara agar tetap seimbang. Bagian telinga tengah terdiri dari gen-dang telinga (tymphanic membrane) dan tiga tulang pendengaran (malleus, inkus, stapes). Gendang telinga berfungsi sebagai penghubung antara telinga luar dan telinga tengah. Gendang telinga bergetar dengan cepat dalam mene-rima gelombang suara dan mengubah energi suara menjadi energi mekanik. Tulang pendengaran saling terhubung satu sama lain dan berfungsi untuk mengirimkan getaran yang diterima gendang telinga menuju telinga dalam.
Gambar 2. Organ Telinga Tengah Manusia
c. Telinga dalam
Telinga dalam terdiri atas bagian tulang dan bagian membran. Bagian telinga dalam terdiri dari koklea (rumah siput). Didalam koklea terdapat organ korti yang merupakan organ pendengaran. Didalam organ korti terdapat sel-sel rambut sensori yang merupakan reseptor getaran.
2. Mekanisme sistem pendengaran manusia
Proses mendengar diawali dengan gelombang suara masuk melalui telinga luar (daun telinga). Kemudian gelombang suara memasuki rongga telinga dan mengalami amplifikasi melalui proses resonansi. Selanjutnya gelombang suara akan menuju membran timpani. Di membran timpani, gelombang suara diubah menjadi getaran. Getaran tersebut akan menyebabkan tiga tulang pendengaran ikut bergetar untuk mengubah tekanan suara menjadi energi mekanik. Dalam proses ini terjadi penyamaan impedansi antara telinga luar dan telinga bagian tengah. Kemudian getaran diteruskan ke koklea, dimana pada koklea terdapat cairan yang akan ikut bergetar. Akibat getaran tersebut, cairan akan bergerak dan merangsang sel-sel rambut pada organ korti yang terdapat di koklea. Getaran tersebut kemudian akan dikirimkan melalui saraf sensoris menuju otak dalam bentuk impuls. Otak menerima impuls dan me-nerjemahkannya sebagai suara.
Manusia dapat melakukan persepsi terhadap gelombang akustik yang dite-rima. Persepsi tersebut terbagi dua, yaitu Interaural Time Difference (ITD) dan Interaural Intensity Difference (IID).
a. Interaural Time Difference (ITD), merupakan perbedaan waktu saat gelombang suara sampai pada kedua teli-nga. Kedua telinga dipisahkan oleh jarak 18 cm sehingga menyebabkan terja-dinya perbedaan waktu tersebut. Telinga yang lebih dekat dengan sumber su-ara akan lebih cepat menerima gelombang suara dibandingkan telinga yang lain.
b. Interaural Intensity Difference (IID), menunjukkan bahwa posisi telinga yang lebih dekat dengan sumber suara akan menerima intensitas suara yang lebih tinggi dibandingkan telinga yang lain.
3. Memperbaiki fungsi pendengaran
Gangguan pendengaran pada manusia dapat bersifat sementara dan perma-nen. Gangguan pendengaran sementara (temporary threshold shift) terjadi karena kenaikan nilai ambang pendengaran secara sementara setelah adanya bising dan bersifat reversible. Hal ini dapat terjadi karena level suara, durasi pajanan, frekuensi yang diuji, usia, jenis kelamin, dll. Umumnya akan hilang setelah pemulihan ambang dengar selama 1–7 hari. Gangguan pendengaran permanen (permanent threshold shift) terjadi ketika seseorang telah mende-ngar bising berlebih dalam jangka waktu yang lama, sehingga mengalami ke-hilangan pendengaran yang bersifat permanen dan tidak dapat disembuh-kan (irreversible).
Gangguan pendengaran dapat ditanggulangi dengan alat bantu dengar tuli. Alat bantu dengar sendiri terdiri dari sebuah mikrofon untuk menangkap su-ara, amplifier untuk meningkatkan volume suara, speaker untuk menghantar-kan suara yang volumenya telah dinaikkan. Selain itu dapat juga mengguna-kan pencangkokan koklea (implant koklea). Implant koklea dilakukan pada penderita tuli berat yang tidak dapat mendengar meskipun telah mengguna-kan alat bantu dengar. Alat ini dicangkokan dibawah kulit di belakang teli-nga. Alat ini terdiri dari sebuah mikrofon untuk menangkap suara sekitar, prosesor percakapan untuk memilih dan mengubah suara yang tertangkap mikrofon, sebuah transmitter dan stimulator/penerima untuk menerima si-nyal dari prosesor percakapan dan merubahnya menjadi gelombang listrik, dan elektroda untuk mengumpulkan gelombang dari stimulator dan mengi-rimnya ke otak.
Gambar 3. Implant Koklea
B. Material akustik
1. Jenis-jenis material akustik absorber
Jenis-jenis material akustik absorber (penyerap suara) dapat dibedakan men-jadi empat, yaitu bahan porous, panel absorpsi, resonator, dan manusia (pakaian) juga benda di sekeliling ruangan.
a. Bahan porous, adalah bahan yang menyerap energi suara dengan mengu-bah energi suara menjadi energi panas dalam pori-pori lalu diserap. Contoh bahan porous antara lain busa, karpet, gorden, glasswool. Absoptivitas me-ningkat seiring dengan bertambahnya ketebalan material. Penyerapan pada frekuensi rendah dapat ditingkatkan dengan memasang material jauh dari dinding.
b. Panel absorpsi, terdiri dari tiga macam, yaitu:
• Panel langsung menempel pada tembok. Absorpsi nya kecil baik pada frekuensi tinggi maupun rendah
• Rongga antara panel dan tembok kosong. Dengan adanya rongga, karakte-ristik absorpsi berubah. Pada frekuensi rendah, koefisien absorpsi lebih besar daripada saat frekuensi tinggi
• Rongga antara panel dan tembok diisi glasswool. Pada frekuensi rendah, koefisien absorpsi semakin besar
c. Resonator
Resonator menyerap energi bunyi paling efisien dalam pita frekuensi sempit dekat resonansi. Peredaman berada dalam pita frekuensi sempit di dekat resonansi.
d. Manusia, pakaian, atau benda di sekeliling ruangan
Untuk faktor-faktor seperti manusia, pakaian, atau benda-benda di sekeliling ruangan, dapat dilihat dari koefisien absorpsi nya.
2. Contoh aplikasi rekayasa material akustik
Dalam merancang suatu auditorium, terdapat beberapa syarat kondisi akus-tik, yaitu:
a. Tingkat tekanan suara cukup untuk semua tempat di dalam ruangan dan merata.
b. Waktu dengung optimal sesuai fungsi dan volume ruangan
c. Bebas dari cacat akustik (echo, konsentrasi suara, bayangan suara)
d. Bebas dari bising yang mengganggu dari luar maupun dari dalam ruangan
e. Jarak ke sumber suara sedekat mungkin
f. Letakkan sumber suara lebih tinggi dari audiens
g. Lantai meninggi pada bagian belakang
h. Sumber suara dikelilingi permukaan pantul
i. Langit-langit memiliki bentuk yang memantulkan ke seluruh audiens (memiliki sudut tertentu)
Untuk merekayasa material akustik, dapat dilakukan dengan mengubah ma-terial menjadi absorber atau reflektor sesuai fungsinya. Untuk kasus peman-tulan energi suara yang berlebihan sehingga mengganggu kejelasan suara ucapan, maka perlu dilakukan penggantian material akustik reflektor yang berlebihan menjadi absorber atau penambahan material absorber. Selain itu, pemantulan energi suara yang berlebihan dapat disebabkan karena terdapat cacat akustik.
Agar suara yang sampai ke audiens terdengar jelas, dapat dilakukan dengan membuat dinding di daerah panggung/sumber suara berbahan reflektor. Se-lain itu, langit-langit dibuat berbahan reflektor dengan sudut tertentu untuk merefleksikan gelombang suara dari sumber ke audiens secara merata. Pele-takkan kursi audiens dibuat berundak agar suara sampai ke audiens tidak ter-halang oleh audiens di depannya. Pada bagian dinding digunakan bahan re-flektor dan absorber agar suara yang datang dapat dipantulkan menuju au-diens, tetapi tidak dengan energi yang berlebihan. Lantai dan kursi audiens dibuat berbahan absorber agar suara dapat diserap.
Cacat akustik juga dapat mempengaruhi pemantulan energi suara yang berle-bihan. Untuk menanggulangi hal tersebut dapat dilakukan dengan membuat dinding tidak merata agar pantulan suara tersebar, dan pada dinding bagian belakang dibuat berbahan absorber.
C. Coincidence effect
Coincidence effect adalah efek yang disebabkan oleh frekuensi tinggi. Gelom-bang yang memiliki frekuensi tinggi menyebabkan gelombang berjalan longi-tudinal disepanjang dinding.
Gambar 4. Coincidence Effect
D. Karakteristik transmission loss
Berdasarkan frekuensi kerja, karakteristik transmission loss dapat dibagi menjadi tiga, yaitu stiffness control, mass control, dan damping control region.
Gambar 5. Karakteristik Transmission Loss
1. Stiffness control region, yaitu karakteristik transmisi suara yang disebabkan karena adanya kekakuan material. Stiffness control terjadi untuk transmisi panel pada frekuensi yang rendah. Pada stiffness control region, suara akan mengalami penurunan sebesar 6 dB untuk setiap satu oktaf.
2. Damping control region, yaitu karakteristik transmisi suara yang dipengaruhi oleh coincidence effect. Damping control terjadi untuk transmisi panel pada frekuensi kritis.
3. Mass control region, yaitu karakteristik transmisi suara yang dipengaruhi oleh massa dari material. Mass control terjadi untuk transmisi panel pada frekuensi diatas frekuensi resonansi terendah. Pada mass control region, suara akan mengalami peningkatan sebesar 6 dB untuk setiap satu oktaf.
Berdasarkan konsep tentang karakteristik transmission loss diatas, kita dapat melakukan perancangan selubung ruangan. Untuk ruangan yang digunakan untuk kegiatan musik, dibutuhkan dominasi energi suara berfrekuensi ren-dah sehingga suara dari dalam ruangan tidak mengganggu dan terganggu daerah luar ruangan. Perancangan selubung dapat dilakukan dengan meng-gunakan material reflektor secara optimal agar suara yang terdengar sama pada semua tempat di dalam ruangan. Untuk menanggulangi kelebihan ener-gi pemantulan, dapat digunakan bahan absorber yang banyak untuk mence-gah suara yang berlebihan sehingga dapat diredam. Hal ini bertujuan agar suara musik yang berada di dalam ruangan terdengar merata ke seluruh rua-ngan dan tidak mengganggu dan terganggu oleh keadaan luar ruangan, sama halnya seperti perancangan auditorium.
Untuk ruangan yang digunakan untuk kegiatan percakapan, dominasi energi yang dibutuhkan tidak pada frekuensi serendah untuk ruangan musik. Pada ruangan ini diperlukan material reflektor pada dinding depan, dinding sam-ping, dan lanngit-langit depan. Pada dinding belakang, langit-langit bela-kang, dan lantai dapat menggunakan bahan absorber.
