ATENUASI, AKUSTIK IMPEDANSI, RESONANSI.

ATENUASI, AKUSTIK IMPEDANSI, RESONANSI. Seperti terlihat di bawah ini, pancaran energi suara akan disebarkan sewaktu bergerak melalui benda uji, dan intensitas (energi) menurun dengan semakin jauhnya dari transduser dan jauh dari pusat pancaran.

Untuk suatu ukuran transduser: Transduser frekwensi tinggi menghasilkan pancaran suara yang lebih sempit daripada transduser frekwensi rendah. Sebagai gambaran, suara ultrasonic dapat dilihat sebagai pancaran yang berbentuk corong yang sempit yang dibagi kedalam dua zona. Intensitas pada near zone bervariasi secara tidak teratur terhadap interaksi gelombang suara dekat transduser. Hal ini mencegah pendeteksian diskontinuiti dekat ke permukaan. Pada far zone, intensitas (energi) menurun dengan tetap terhadap atenuasi dan penyebaran pancaran.

Intensitas pada titik “Y” kurang dari pada titik “X”. atenuasi adalah suatu terminology yang digunakan untuk menguraikan kondisi kehilangan energi. Atenuasi berarti proses pengurangan jumlah. Alasan utama terjadinya atenuasi adalah penyerapan dan penyebaran energi ultrasonic. Atenuasi berbeda untuk material yang berbeda, tergantung pada penyebaran dan penyebaran energi suara. Fenomena lainnya yang menyinggung hubungan suara dan sifat – sifat material adalah “akustik impedansi”. Terminology ini tidak harus membingungkan dengan “atenuasi”. “akustik impedansi” (Z) didefinisikan hasil perkalian antara density (ρ) dan velocity suara (V) dalam suatu material tertentu Impedance = Density x velocity, atau Z= ρ V Nilai impedansi untuk tipe material terlihat pada table dibawah ini

Material Impedance (gram/cm2-sec) Velocity (cm/sec) Density (gram/cm3) Air 0.000033 x 106 0.33 x 105 0.001 Water 0.149 x 106 1.49 x 105 1.00 Aluminium 1.72 x 106 6.35 x 105 2.71 Steel 4.56 x 106 5.85 x 105 7.8

Atenuasi didefinisikan sebagai kehilangan energi (akustik) per satuan jarak. Untuk perambatan gelombang ultrasonic, konstanta atenuasi sebagai berikut:

Where: α       = attenuation constant     = ratio of intensities at two points a unit distance apart I1 > I2

Energi akustik diteruskan kedalam dua media yang menempel secara sempurna, suara akan mempunyai velocity yang sama pada kedua media tersebut dengan perbandingan 1 : 1

Perbandingan impedansi dari setiap media kurang atau lebih besar dari 1 : 1 adalah tidak ideal. Seperti terlihat dibawah ini, suatu porsi yang besar dari pancaran suara dari air ke steel interface akan memantulkan kembali kearah transduser dan tidak oernah masuk ke dalam benda uji.

Untuk menentukan berapa banyak energi yang dipantulkan dapat menggunakan rumus berikut:

Z = Acoustical Impedance

Dengan menggunakan rumus diatas, berapa banyak energi suara dipantulkan dari air ke steel interface.

Resonansi dapat didefinisikan sebagai karakter dari badan yang bergetar dalam simpati dengan suatu sumber vibrasi. Seperti terlihat dibawah ini, kondisi resonan akan terjadi setiap waktu setiap gelombang kontinyu diteruskan ke dalam benda uji dan dipantulkan dalam fase dengan gelombang datang.

Resonansi akan terjadi bilamana ketebalan benda uji sama dengan ½ λ atau kelipatan dari ½ λ. Seperti terlihat dibawah ini bahwa “frekwensi fundamental” dan kelipoatan disebut “harmonis”.

Peralatan ultrasonic menggunakan prinsip resonansi yang umum digunakan untuk mengukur ketebalan dan lapisan atau pemeriksaan laminasi. Bagaimanapun juga, peralatan pulsa echo telah disaring untuk melakukan fungsi yang paling umum dan peralatan resonan jarang dipergunakan. Resonansi terjadi bilamana ketebalan material sama dengan ½ λ atau kelipatannya. Panjang gelombang dapat diubah oleh variasi frekwensi. Frekwensi resonan fundamental adalah frekwensi terendah dimana benda uji akan bergetar. Harmonic adalah kelipatan dari minimum frekwensi resonan fundamental. Frekwensi resonan fundamental dapat ditemukan dengan:

F = fundamental resonant frequency V = velocity of longitudinal wave T = thickness of material

Seperti pada posis “A” diatas, frekwensi telah diatur sampai standing wave “resonansi” terbentuk. Jika transduser digeser ke posisi “B”, material akan berhenti bergetar sampai frekwensi (panjang gelombang) diatur untuk membentuk kembali resonansi seperti diatas.