[ ]
ψ τ
2 log
10
2 4
c R
sv r
I RL
= ψ
τ
log 10
2 log
10 log
10 log
20 +
+ +
− ≈
c sv
R SL
. . . 11 Gelombang tekanan yang memutuskan aksi RL pada transduser menghasilkan
sebuah voltase VTR yang amplitudonya pada seketika waktu sama dengan RL + SRT SRT = sensitivitas transduser, sehingga didapatkan:
VTR = SL + SRT + SV + 10 log c τ2 + 10 log ψ
. . . . . 12 SL + SRT adalah sebuah parameter kelompok yang dapat diukur dengan rata-rata
dari prosedur kalibrasi pada standar target. Tegangan VRT diolah melalui echosounder, pada awalnya oleh gain amplifier tetap G1 dan kemudian amplitudo TVG G2.
Semua tegangan dari echosounder dikuadratkan dalam echo integrator untuk dikonversi dari satuan tegangan ke intensitas Johannesson dan Mitson 1983.
2.4 Target Strength
Target Strength merupakan kemampuan atau kekuatan suatu target untuk memantulkan kembali gelombang suara yang datang dan membenturnya Ehrenberg
1984, sedangkan Coates 1990 mendefenisikan target strength sebagai ukuran desibel intensitas suara yang dikembalikan oleh target, diukur pada jarak standar
satu meter dari pusat akustik target dan berbanding terhadap intensitas suara yang mengenai target.
Ketika suatu gelombang akustik dalam bentuk pulsa suara dipancarkan melalui sebuah alat transduser dan mengenai atau membentur target di dalam
kolom air, maka akan terjadi pemantulan gema echo energi dari target itu, akan tetapi tidak semua energi yang membentur target tersebut dapat dipantulkan,
karena ada juga yang diabsorb dan ada pula yang melewati target itu. Banyak faktor yang mempengaruhi nilai target strength dari ikan, antara lain ukuran dan
bentuk ikan, sudut datang pulsa, orientasi ikan terhadap transduser, gelembung renang, acoustic impedance dan elemen ikan daging, tulang, kekenyalan kulit,
distribusi dari sirip dan ekor walaupun pengaruh faktor terakhir ini kecil karena nilai kerapatannya tidak jauh berbeda dengan air MacLennan 1989.
Target strength adalah kemampuan dari suatu target untuk memantulkan suara, yang dapat dinyatakan dalam bentuk intensity target strength dan energy
target strength. Nilai dan karakteristik target strength ikan ini ditentukan oleh
beberapa faktor, yaitu ukuran ikan panjang badan, bentuk tubuh, spesies ikan, gelembung renang, tingkah laku orientasi, acoustic impedance, panjang gelombang
suara, beam pattern, kecepatan renang dan multiple scatteringsadowing effect Johannesson dan Mitson 1983; MacLennan 1989; MacLennan dan Simmonds 1992.
Johannesson dan Mitson 1983 menyatakan bahwa target strength dapat diartikan sebagai 10 kali nilai logaritma dari intensitas suara yang di pantulkan I
r
pada jarak satu meter dari target, dan dibagi dengan intensitas suara yang membentur target tersebut I
i
TS = 10 log I , seperti pada persamaan berikut ini:
r
I
i
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 dimana:
I
r
: intensitas suara yang dipantulkan target I
i
: intensitas suara yang membentur target Menurut MacLennan dan Simmonds 1992, target strength merupakan
backscattering cross section σ
bs
TS = 10 log σ 4 π ≈ 10 log σ
dari target yang mengembalikan sinyal, seperti persamaan di bawah ini:
bs
. . . . . . . . . . . . . . . . 14 dimana :
σ4 π ≈ σ
bs
TS = 10 log I : acoustic backscattering cross section pada koordinat
sudut θ,φ
Maka, target strength dapat dinyatakan dalam:
r
I ≈ 10 log σ 4 π
≈ 10 log σ
i bs
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Intensitas dari echo yang dipantulkan kembali oleh target tunggal dapat
dinyatakan dalam persamaan ini: I = k 10
-2 αR
R
4
b
2
θ,φ σ
bs
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 dimana: k : faktor skala kalibrasi
10
-2 αR
R
4
: faktor peredaman b
2
θ,φ : faktor beam pattern σ
bs
Untuk mendapatkan target strength atau σ
: acoustic backscattering cross section pada koordinat sudut θ,φ
bs
, maka faktor skala, peredaman dan beam pattern harus terlebih dahulu dieliminir. Faktor skala dan peredaman dapat
dieliminir dengan kalibrasi pada TVGtime varied gain penambahan berdasarkan variasi waktu, sedangkan faktor beam pattern cukup sulit dieliminir. Pada sistem
akustik dual beam, faktor beam pattern dieliminir dengan menggunakan narrow
beam dan wide beam, sedangkan pada sistem akustik split beam dilakukan pembagian transduser atas empat kuadran secara elektrik, seperti tampak pada Gambar 4.
Proses transmisi gelombang suara dilakukan dengan full beam dari keempat kuadran secara simultan, tapi pada saat menerima echo yang kembali dari target,
keempat kuadran tersebut bekerja secara terpisah. Output dari masing-masing kuadran digabungkan kembali membentuk full beam dan dua set split beam untuk isolasi
target tunggal serta posisi sudut target Gambar 5.
Gambar 5 menjelaskan bahwa sinyal yang diterima oleh setiap kuadran diperbesar secara terpisah dalam empat saluran receiver yang memungkinkan arah
datangnya echo dapat ditentukan. Sinyal echo sampai ke transduser pada waktu yang
Gambar 4 Ilustrasi Dual Beam dan Split Beam Acoustic System dalam Mendeteksi Keberadaaan Ikan Tunggal dan Kelompok Ikan Simrad 1999.
Gambar 5 Prinsip dari Split Beam Echosounder MacLennan 1990.
berbeda di empat kuadran, sehingga dengan adanya phase detector maka phase angle dari tiap kuadran dapat dibedakan Simrad 1977. Sudut lokasi dari suatu target
tunggal dapat ditentukan dari perbedaan phase electric antara separuh transduser. Pada sisi alongship, beda phase dapat diperoleh dengan cara membandingkan sinyal
di kuadran a + b dengan sinyal c + d, sehingga diperoleh beda phase θ
1
, kemudian pada sisi athwarship, sinyal a + c dibedakan dengan sinyal b + d, sehingga diperoleh
beda phase θ
2
. Dengan diketahuinya beda phase
θ
1
dan θ
2
, maka koordinat sudut θ,φ
dari posisi target dapat dihitung dengan persamaan berikut
Ehrenberg, 1983:
θ = sin
–1
γ sin
2
θ
1
+ sin
2
θ
2
φ = tan
–1
sin
2
θ
1
sin
2
θ
2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Setelah diperoleh nilai sudut
θ
1
dan θ
2
, maka faktor beam pattern dapat dihitung, sehingga nilai
σ
bs
dapat diestimasi berdasarkan persamaan 17 di atas. Sebuah model geometrik sederhana untuk menduga energi backscatter
berdasarkan ukuran ikan dikemukakan oleh MacLennan 1990 sebagai berikut: σ = b
L
2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 TS = 20 lo L + b
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Love 1971 dan 1977 merumuskan persamaan yang menghubungkan
backscattering cross section σ, panjang ikan L dan panjang gelombang λ:
σλ
2
= a L λ
b
dB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
dimana: a dan b adalah konstanta yang tergantung dari anatomi, ukuran ikan dan panjang gelombang.
Persamaan 10 bila dirubah ke dalam bentuk logaritmik akan menjadi: TS = a log L + b log f + c dB
. . . . . . . . . . . . 21 dimana:
TS : Target strength f : frekuensi suara
a, b, c : konstanta Namun dari hasil penelitian yang dilakukan Foote 1987, menunjukkan tidak
ada perbedaan hasil yang didapatkan dari frekwensi yang berbeda, oleh sebab itu diformulasikanlah suatu hubungan antara target strength dengan panjang ikan
sebagai berikut: TS = 20 log L – 68 dB
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 dimana: 68 adalah normalisasi target strength yang bersangkutan
2.5 Estimasi Densitas Akustik Ikan
