Transduser ultrasonik terbuat dari material piezoelectric yaitu terbuat dari bahan quartz SiO
3
dan Barium titanat BaTiO
3
yang akan menghasilkan medan listrik pada saat material berubah bentuk atau dimensinya sebagai akibat dari gaya mekanik. Hal tersebut sering disebut
efek piezoelektrik. Bahan piezoelektik yang digunakan pada transduser ultrasonik mengubah sinyal listrik
menjadi getaran mekanik dan mengubah kembali getaran mekanik menjadi energi istrik. Elemen aktif dari transduser adalah inti transduser yang mengubah energi listrik menjadi energi suara dan
sebaliknya mengubah energi suara menjadi energi listrik. Elemen aktif pada transduser biasanya adalah sebuah material terpolarisasi. Material terpolarisasi adalah beberapa bagian molekul
bermuatan positif dan sebagian lagi bermuatan negatif dengan elektroda yang menempel pada dua sisi yang berlawanan. Pada saat medan listrik melewati material, molekul yang terpolarisasi akan
menyesuaikan dengan medan listrik sehingga menghasilkan dipole yang terinduksi dengan molekul. Penyesuaian molekul akan menyebabkan perubahan dimensi pada material.
Komponen utama pada transduser ultrasonik adalah elemen aktif, backing, dan wear plate. Elemen aktif terbuat dari bahan piezo atau ferroelectric yang mengubah energi listrik yang
dihasilkan oleh pembangkit pulsa menjadi energi ultrasonik. Backing mempunyai penguatan yang tinggi. Material yang mempunyai kerapatan yang sangat tinggi digunakan untuk mengontrol
getaran dari transduser dengan menyerap radiasi energi dari bagian belakang elemen. Wear plate berfungsi untuk melindungi bagian elemen aktif serta sebagai medium yang kontak langsung
dengan material yang akan diuji.
D. Penelitian Ultrasonik Pada Komoditas Pertanian
Penelitian mengenai gelombang ultrasonik telah banyak dilakukan sebelumnya. Beberapa penelitian mengkaji gelombang ultrasonik dalam penentuan tingkat kematangan buah, deteksi
adanya lalat buah dan banyak penelitian lainnya. Trisnobudi
et al melakukan penelitian mengenai evaluasi kematangan buah apel dengan
menggunakan gelombang ultrasonik. Berdasarkan hasil penelitian dinyatakan bahwa kecepatan menunjukkan kolerasi yang kuat terhadap kekerasan dan rapat massa sedangkan terhadap
keasaman dan kadar gula kolerasinya tidak kuat. Sementara itu atenuasi terhadap kekerasan menunjukkan penurunan.
Budiastra et al
melakukan pengujian mutu buah-buahan dengan gelombang ultrasonik. Pengujian dilakukan tanpa merusak buah. Dalam pengujian mutu buah dianalisa hubungan antara
sifat fisiko kimia buah dengan sifat akustiknya. Penelitian lain yang dilakukan Budiastra et el adalah hubungan sifat fisik dan gelombang
ultrasonik durian utuh dengan sifat fisiko kimia daging durian. Berdasarkan penelitian dinyatakan bahwa buah yang matang akan memiliki rongga udara di bagian dalamnya dan menyebabkan
atenuasi gelombang ultrasonik membesar dan semakin kecilnya sinyal yang dapat diteruskan. Penelitian dengan produk yang sama dilakukan oleh Haryanto 2002 yaitu pengembangan
model empiris untuk menentukan tingkat ketuaan dan kematangan durian unggul secara non destruktif dengan gelombang ultrasonik. Dari penelitian disimpulkan bahwa sifat akustik dapat
digunakan untuk membedakan antara durian muda dan durian tua, dan dari beberapa parameter ternyata sifat akustik berhubungan lebih erat dengan tingkat kekerasan.
Jajang Juansyah 2005 membuat rancang bangun sistem pengukuran gelombang ultrasonik untuk penentuan mutu buah manggis. Dari hasil penelitian disimpulkan pengukuran sifat akustik
9
terutama kecepatan dan atenuasi memiliki kontribusi yang sejalan. Meningkatnya kekerasan buah menyebabkan semakin rendahnya kecepatan gelombang ultrasonik, sedangkan peningkatan total
padatan terlarut sejalan dengan peningkatan kecepatan gelombang. Buah manggis yang telah matang memiliki kekerasan yang rendah, total padatan terlarut yang tinggi dan atenuasi yang
rendah. Selain penelitian di atas, penelitian yang juga berkaitan dengan gelombang ultrasonik yaitu
penelitian yang dilakukan oleh Arie Soeseno 2007 mengenai karakteristik gelombang ultrasonik untuk mendeteksi tingkat kematangan buah pisang raja bulu. Dari hasil penelitian disimpulkan
tidak ada kolerasi antara kecepatan gelombang dengan tingkat kekerasan namun kecepatan berkolerasi dengan total padatan terlarut. Atenuasi berpengaruh terhadap kekerasan buah yaitu
semakin tinggi atenuasi maka semakin rendah kekerasan buah. Sedangkan momen zero berbanding lurus dengan tingkat kekerasan dan berbanding terbalik dengan nilai TPT. Sifat akustik
yang digunakan untuk pendugaan tingkat kematangan buah adalah atenuasi dan momen zero. Buah matang ditunjukkan dengan nilai atenuasi yang tinggi dan nilai momen zero yang kecil.
Nasution 2006 melakukan pengembangan sistem evaluasi buah manggis secara non destruktif dengan gelombang ultrasonik. Berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa kecepatan
rambat gelombang memiliki hubungan korelasi dengan sifat fisik berupa tingkat kekerasan dan sifat kimia buah yang meliputi total gula dan total padatan terlarut.
Djamila 2010 juga melakukan evaluasi mutu dengan gelombang ultrasonik untuk produk buah naga dan dapat disimpulkan bahwa kecepatan gelombang berkorelasi positif dengan
kekerasan dan total asam sedangkan untuk total gula berkorelasi negatif. Bila dilihat dari umur panen maka kecepatan gelombang ultrasonik akan menurun dengan meningkatnya umur panen
sementara itu koefisien atenuasi ikut meningkat.
10
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
