Ultrasonic Sensor/Transducer

Ultrasonic Sensor/Transducer

Sensor Ultrasonik adalah sensor yang dapat mendeteksi gelombang ultrasonik, yaitu gelombang suara yang memiliki frekuensi ultrasonik atau frekuensi di atas kisaran frekuensi pendengaran manusia. Umumnya Sensor Ultrasonik bersifat ganda: Sifat pertama adalah mendeteksi gelombang ultrasonik; Dan sifat kedua adalah sebaliknya, yaitu menghasilkan gelombang ultrasonik.

Ultrasound_range_diagram.svg

Gambar 1. Diagram Pita Frekuensi Suara.

Prinsip kerja sistem pengukuran berbasis Sensor Ultrasonik melakukan pengukuran pada sifat-sifat fisik gelombang suara utamanya pada ‘cepat-rambat’, ‘pemantulan’, dan ‘efek Doppler’ gelombang suara.

ultrasound_echo_rangingGambar 2. Prinsip Kerja Sistem Pengukuran berbasis Sensor Ultrasonik.

Pengukuran yang berbasis Sensor Ultrasonik bersifat non-destruktif atau tidak merusak, karena saat proses pengukuran tidak diperlukan kontak fisik antara sensor dengan objek. Pengukuran ini dapat mendeteksi target yang bening atau mengkilap yang tidak terdeteksi oleh sensor berbasis cahaya. Tetapi di sisi lain, pengukuran ini sangat sensitif terhadap suhu dan sudut dari target. [2]

Karakteristik Umum Sensor Ultrasonik

  • Bekerja pada gelombang berfrekuensi ultrasonik
  • Terikat pada sifat-sifat gelombang suara:
    • Cepat-rambat
    • Efek Dopler
    • Pantulan
    • Redaman
    • Pembiasan
    • Dan sifat gelombang suara lainnya

Proses Pengukuran berbasis Ultrasonik

Gelombang suara adalah gelombang mekanikal yang bergerak longitudinal yang memiliki properti-properti gelombang: frekuensi (ƒ), panjang gelombang (λ), cepat-rambat (υ), dan properti gelombang lainnya. Selain dari properti, gelombang pun memiliki sifat atau efek-efek fisika, seperti sifat pemantulan, dan efek Doppler. Properti cepat-rambat gelombang suara  dan sifat pemantulan gelombang itulah yang umum dijadikan sebagai variabel pengukuran. Cepat-rambat gelombang suara atau lebih umum disebut kecepatan suara (speed of sound) berbeda terhadap media rambatnya, bahkan pada udara pun berbeda terhadap suhu-udara-nya seperti terlihat pada Tabel 1 dan 2.

Tabel 1. Kecepatan Suara pada Media Udara dengan Suhu Beragam.[3]Speed of Sound at The Air

Tabel 2. Kecepatan Suara pada Beragam Media.[5]sound1_tab1-1

Suhu udara pada suatu daerah cenderung stabil, sehingga kecepatan suara pun cenderung stabil pada daerah tersebut. Kecepatan yang stabil pada suatu objek bergerak akan mengikuti persamaan ‘Gerak Lurus Beraturan’ (GLB)

s = υ.tPersamaan (1)

*Dengan s = jarak tempuh objek; υ = kecepatan objek; dan t = durasi tempuh.

Dengan mengacu pada kecepatan gelombang suara dan menghitung durasi tempuhnya, maka dapat diketahui jarak antara sumber suara dengan pendengarnya. Inilah yang menjadi dasar dari suatu pengukuran berbasis Sensor Ultrasonik. Namun, pada pengukuran, umumnya Sensor Ultrasonik berperan sebagai sumber suara dan pendengarnya, kemudian dengan memanfaatkan sifat pemantulannya, maka pengukur dapat mengetahui jarak antara Sensor Ultrasonik dengan objek yang memantulkan gelombangnya, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.

Aplikasi-aplikasi Sensor Ultrasonik

  • Pendeteksian Benda Dekat (Proximity Sensing)
  • Pendeteksian Gerakan Benda (Motion Sensing)
  • Pengukuran Jarak (Range Finding)
  • Pengukuran Aliran Cairan (Liquid Flow Measurement)
  • Pencitraan (Imaging)

Rujukan

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Ultrasound#Ultrasonic_range_finding
  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Sound
  3. https://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound
  4. http://www.sensorwiki.org/doku.php/sensors/ultrasound
  5. http://www.edn.com/Home/PrintView?contentItemId=4015859

TW: @deni_dins
FB: https://www.facebook.com/depokinstruments/

Iklan

Tinggalkan Balasan

Please log in using one of these methods to post your comment:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s