Instrumentasi Acoustic Spectroscopy untuk Identifikasi Tingkat Kadar Air Pada Kayu

i Oleh Melia Andari

ABSTRAK

Kayu banyak dimanfaatkan di bidang properti, seperti rumah dan meubel. Ketersediaan dan kemudahan dalam pengerjaannya membuat kayu menjadi pilihan untuk bahan konstruksi. Kadar air pada kayu sangat berpengaruh terhadap kualitas kayu. Pada penelitian ini telah dilakukan perancangan identifikasi persentase kadar air kayu dan analisis frekuensi gelombang suara terhadap kadar air kayu menggunakan transformasi fourier cepat. Pemrosesan sinyal dilakukan dengan bantuan software Matlab. Penelitian ini bertujuan membuat desain sederhana alat untuk mengidentifikasi tingkat kadar air pada kayu berdasarkan spektroskopi gelombang akustik yang dihasilkan oleh ketukan palu dan direkam menggunakan mikrofon. Berdasarkan hasil yang telah diperoleh, dapat disimpulkan bahwa kadar air kayu berbanding lurus dengan frekuensi, yaitu semakin tinggi kadar air kayu maka nilai frekuensinya semakin besar. Begitu juga sebaliknya, semakin rendah kadar air kayu, maka nilai frekuensinya akan semakin kecil.

ii By Melia Andari

ABSTRACT

Wood widely used in the property sector, such as home appliances and the furniture. The availability and easiness in process make wood become an option in construction materials. The moisture content in a wood affects on the quality of wood. This research designed the identification of water percentage contained in the wood and the analysis of the frequency of the sound waves against wood moisture content using the Fast Fourier Transform. Signal processing conducted with the help of Matlab software. This research aims to make the simple design tools to identify the level of moisture in the wood based spectroscopy acoustic waves generated by a knock hammer and recorded using a microphone. Based on the result obtained, concluded that the moisture of water directly proportional againts frequency, the higher water moisture, then the bigger value of the frequency. Otherwise the lower water moisture, then the smaller value of the frequency.

iii Oleh

MELIA ANDARI

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA SAINS

Pada Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2015

Widianto, Bsc dan Ibu Sulastri M. Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SD N 2 Palapa pada tahun 2003, Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama (SLTP) di SLTP Negeri 25 Bandar lampung pada tahun 2006 dan Sekolah Menengah Atas (SMA) di SMA YP Unila pada tahun 2009.

Penulis terdaftar sebagai mahasiswa di Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Lampung melalui Seleksi Nasional Mahasiswa Perguruan Tinggi Negeri (SNPTN) tahun 2009. Selama menempuh pendidikan, penulis pernah menjadi Asisten Praktikum Fisika Dasar I dan II.

Praktek Kerja Lapangan (PKL) dilaksanakan penulis di PT. Telekomunikasi (Telkom) Lampung tahun 2012, dengan Judul “Pemanfaatan Jaringan LAN sebagai Media RESCUE untuk mengukur kecepatan aplikasi C-Caring pada PT. Telkom Lampung” serta melakukan penelitian skripsi pada tahun 2013 dengan Judul “Instrumentasi Acoustic Spectroscopy Untuk Identifikasi Tingkat Kadar Air Pada Kayu”.

vii

Kuniatkan karya kecilku ini karena

Allah SWT

Aku Persembahkan Karya Ini Untuk:

Kedua Orang Tuaku, yang Selalu

Mendo

’

akanku Dan Selalu Mendukungku

Keluargaku,Yang Selalu Mendukungku

Angkatan

’

09 dan Teman Seperjuanganku

viii

Bersabarlah kepada setiap orang, tetapi lebih bersabarlah kepada dirimu sendiri. Janganlah gelisah karena ketidaksempurnaanmu dan bangunlah selalu dengan perkasa dari suatu kejatuhan (Jalaludin

Rumi).

Bermimpi tanpa mau melakukan sesuatu untuk membuat mimpi menjadi kenyataan menggiring kita kepada kehidupan yang tidak

pernah menghasilkan buah (AA Gym).

Jangan lihat masa lalu dengan penyesalan, jangan pula lihat masa depan dengan ketakutan, tapi lihatlah sekitarmu dengan penuh

x

skripsi ini banyak memperoleh bantuan dan melibatkan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Arif Surtono, S.Si, M.Si, M.Eng yang telah bersedia menjadi Pembimbing I atas saran, nasihat, kesabaran dalam membimbing penulis serta memberikan tema dalam penelitian ini.

2. Bapak Gurum Ahmad Pauzi, S.Si., M.T telah bersedia menjadi Pembimbing II atas kesabaran dan sarannya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Drs. Amir Supriyanto, M.Si., telah bersedia menjadi Penguji atas kritik dan saran yang sangat bermanfaat bagi penulis.

4. Bapak Bambang Joko Suroto, M.Si selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan saran dan dukungan selama ini.

5. Ibu Dr. Yanti Yulianti, S.Si., M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika

6. Bapak Prof. Suharso, Ph.D., selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

7. Keluarga tercinta, Papa, Mama, mbak ica dan kak aji yang selalu mendo’_{akan dan}

mendukung penulis.

8. Sahabat dan Teman-teman seperjuangan : Urfha, Dini, Khany, Ajeng, Yunus, Ventus, mbak Een, mbak Nurma, Taqim, Bery, Eko, Shara, Ima, Kak Wawan, Kak Imam atas bantuan dan semangatnya kepada penulis.

9. Adik tingkat Fisika 2010: Muji, Kholif, Ulum, Anjar, Wayan, Alvi, Vera, Akhfi, Danu, riza atas kebersamaan, semangat, dan bantuannya selama ini.

10. Adik-adik Tingkat angkatan 2011, 2012, 2013, 2014 dan semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

Semoga Allah SWT memberi balasan atas segala bantuan yang telah diberikan.

Bandar Lampung, September 2015 Penulis

xi

Halaman

ABSTRAK... i

ABSTRACT...ii

HALAMAN JUDUL... iii

HALAMAN PENGESAHAN... iv

HALAMAN PERNYATAAN... v

RIWAYAT HIDUP ... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN...vii

MOTTO ... viii

KATA PENGANTAR... ix

SANWACANA ... x

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR TABEL……….. xiii

DAFTAR GAMBAR………. xiv

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Rumusan Masalah ... 4

C. Batasan Masalah ... 4

D. Tujuan Penelitian ... 5

E. Manfaat Penelitian ... 5

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Penelitian Terkait... 6

B. Teori Dasar ... 9

1. Kadar Air Kayu ... 9

2. Kayu ... 11

xii

b. Descrete Fourier Transform(DFT)... 27

c. Fast Fourier Transform(FFT) ... 28

6. Software Matlab ... 30

III. METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 34

B. Alat dan Bahan ... 34

C. Desain Penelitian ...36

D. RangkaianPre-amplifieMikrofon...38

E. Prosedur Percobaan ... 43

F. Rancangan Data Hasil Pengukuran ... 45

G. Pemilihan Kayu ... 46

H. Lokasi Pengambilan Kayu... 47

I. Perancangan Perangkat Lunak... 48

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. KarakteristikPre-amplifierMikrofon ... 50

2. Perangkat Lunak (Software) ... 52

3. Analisis Kadar Air pada Kayu ... 60

4. Desain Alat Secara Keseluruhan ... 64

5. Analisis Hasil Frekuensi Akustik Kadar Air pada Kayu ... 65

6. Hubungan Frekuensi Akustik Kayu dengan Kadar air pada Kayu... 77 V. KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

xiii

Tabel Halaman

2.1 Cepat rambat bunyi pada berbagai material ... 34

3.1 Data penelitian yang akan didapatkan ... 39

4.1 Karakteristik penguat mikrofon ... 47

4.2 Persentase kadar air pada kayu jati ... 54

4.3 Persentase kadar air pada kayu akasia ... 56

4.4 Sinyal frekuensi akustik kayu jati... 62

4.5 Sinyal Frekuensi kayu akasia daun lebar... 65

4.6 Frekuensi gelombang suara terhadap kadar air kayu... 68

4.7 Hubungan frekuensi gelombang suara terhadap kadar air kayu jati... 69

x iv

Gambar Halaman

2.1 Pohon jati yang belum ditebang... 12

2.2 Kayu jati gelondongan (telah dikupas kulitnya) ... 13

2.3 Hasilfurniturekayu jati ... 14

2.4 PohonAcacia Mangium... 15

2.5 KayuAcacia Mangiumgelondongan (telah dikupas kulitnya) ... 16

2.6 Hasil kerajinan kayu dariAcacia Mangium ... 17

2.7 Prinsip kerja mikrofon ... 18

2.8 Struktur mikrofon kondensor ... 19

2.9 Tampilan antar muka dari Matlab... 32

3.1Settingalat percobaan identifikasi kadar air pada kayu jati dan akasia mangium ... 36

3.2 Diagram Alir Penelitian ... 38

3.3 RangkaianPre-amplifierMikrofon ... 39

3.4 Diagram blok percobaan ... 44

3.5 Kayu gelondongan sepanjang 1 m ... 47

3.6 Diagram alir perancangan perangkat lunak ... 49

4.1 Grafik tanggapan frekuensi penguat mikrofon ... 52

4.2 Output yang dihasilkan program perekaman suara... 53

4.3 Output program frekuensi sampling perekaman ... 54

4.4 Otput program tampilan bunyi ... 57

x

v

4.7 Grafik persentase kadar air pada kayu jati ... 60

4.8 Grafik persentase kadar air pada kayu akasia daun lebar ... 62

4.9 Desain alat secara keseluruhan ... 64

4.10 Sinyal akustik kayu jati mikrofon 1 hari ke-1 ... 66

4.11 Sinyal akustik kayu jati mikrofon 1 hari ke-5 ... 66

4.12 Sinyal akustik kayu jati mikrofon 1 hari ke-10 ... 66

4.13 Sinyal akustik kayu jati mikrofon 1 hari ke-15 ... 66

4.14 Sinyal akustik kayu jati mikrofon 2 hari ke-1 ... 67

4.15 Sinyal akustik kayu jati mikrofon 2 hari ke-5 ... 67

4.16 Sinyal akustik kayu jati mikrofon 2 hari ke-10 ... 67

4.17 Sinyal akustik kayu jati mikrofon 2 hari ke-15 ... 67

4.18 Sinyal akustik kayu jati mikrofon 3 hari ke-1 ... 68

4.19 Sinyal akustik kayu jati mikrofon 3 hari ke-5 ... 68

4.20 Sinyal akustik kayu jati mikrofon 3 hari ke-10 ... 68

4.21 Sinyal akustik kayu jati mikrofon 3 hari ke-15 ... 68

4.22 Sinyal akustik kayu akasia daun lebar mikrofon 1 hari ke-1... 71

4.23 Sinyal akustik kayu akasia daun lebar mikrofon 1 hari ke-5... 71

4.24 Sinyal akustik kayu akasia daun lebar mikrofon 1 hari ke-10... 71

4.25 Sinyal akustik kayu akasia daun lebar mikrofon 1 hari ke-15... 71

4.26 Sinyal akustik kayu akasia daun lebar mikrofon 2 hari ke-1... 72

4.27 Sinyal akustik kayu akasia daun lebar mikrofon 2 hari ke-5... 72

4.28 Sinyal akustik kayu akasia daun lebar mikrofon 2 hari ke-10... 72

x

vi

4.32 Sinyal akustik kayu akasia daun lebar mikrofon 3 hari ke-10... 73 4.33 Sinyal akustik kayu akasia daun lebar mikrofon 3 hari ke-15... 73 4.34 Grafik hubungan kadar air kayu jati dengan frekuensi gelombang suara

rata-rata ... 77 4.35 Grafik hubungan kadar air kayu jati dengan frekuensi gelombang suara

rata-rata dengan variable x dan y dibalik ... 78 4.36 Grafik hubungan kadar air kayu akasia daun lebar dengan frekuensi

gelombang suara rata-rata. ... 80 4.37 Grafik hubungan kadar air kayu akasia daun lebar dengan frekuensi

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Salah satu hasil kekayaan hutan adalah kayu. Kayu banyak dimanfaatkan di bidang properti, seperti rumah dan meubel. Disamping komoditi dalam negeri, kayu juga merupakan komoditi ekspor, penghasil devisa, maka kualitas kayu harus diperharikan agar mempunyai daya kompetitif (Suryana, 2005). Kayu telah digunakan sebagai bahan konstruksi untuk tempat tinggal, kapal, dan jembatan. Ketersediaan dan kemudahan dalam pengelolaannya pada awalnya telah membuat kayu menjadi pilihan yang logis untuk bahan konstruksi. Pemilihan kayu juga disebabkan oleh biayanya yang rendah dan rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi dibandingkan dengan bahan dari logam dan semen (Falk, et al.,1990).

Kayu merupakan bahan yang memiliki keragaman dalam sifatnya. Sifat-sifat struktural kayu tidak hanya tergantung pada arah orientasinya ketika dipotong dari bentuk log tetapi juga pada distribusi, ukuran dan bentuk karakteristik yang dapat mengurangi kekuatan dan sel pembentuk kayu yang bervariasi antar jenis. Disamping itu, kondisi lingkungan dimana kayu digunakan akan mempengaruhi

kadar air kayu yang akan berpengaruh pula pada sifat-sifat mekanis dan kerentanannya terhadap degradasi oleh pembusukan (Falk, et al.,1990).

Salah satu jenis kayu yang banyak digunakan adalah kayu jati. Kayu jati adalah pohon penghasil kayu bermutu tinggi. Pohonnya besar, berbatang lurus, dapat tumbuh mencapai tinggi 30-40 m. Kayu jati merupakan kayu kelas satu karena kekuatan, keawetan dan keindahannya. Secara teknis, kayu jati memiliki kelas kekuatan I dan kelas keawetan I. Kayu ini sangat tahan terhadap serangan rayap. Meskipun keras dan kuat, kayu jati mudah dipotong dan dikerjakan, sehingga disukai untuk membuat mebel jati furnitur/mebel dan ukir-ukiran. Kayu yang diampelas halus memiliki permukaan yang licin dan seperti berminyak. Pola-pola lingkaran tahun pada kayu teras nampak jelas, sehingga menghasilkan gambaran yang indah. Dengan kehalusan tekstur dan keindahan warna kayunya, jati digolongkan sebagai kayu mewah. Oleh karena itu, jati banyak diolah menjadi mebel taman, mebel interior, kerajinan, panel, dan anak tangga yang berkelas (Martha, 2012).

Selain kayu jati, kayu akasia daun lebar (acacia mangium) merupakan pilihan lain yang baik sebagai bahan perabot rumah dan kayu energi. Acacia mangium adalah tanaman asli yang banyak tumbuh di wilayah Papua Nugini, Papua Barat dan Maluku. Sejak dicanangkan pembangunan HTI pada tahun 1984, kayu mangium telah dipilih sebagai salah satu jenis favorit untuk ditanam di areal HTI. Pada mulanya jenis ini dikelompokkan ke dalam jenis-jenis kayu HTI untuk memenuhi

kebutuhan kayu serat terutama untuk bahan baku industri pulp dan kertas. Dengan adanya perubahan-perubahan kondisional baik yang menyangkut kapasitas industri maupun adanya desakan kebutuhan kayu untuk penggunaan lain, tidak tertutup kemungkinan terjadi perluasan tujuan penggunaan kayu mangium (Nurwati, dkk, 2007). Pemanfatan kayu mangium hingga saat ini telah mengalami spektrum yang lebih luas, baik untuk kayu serat, kayu pertukangan maupun kayu energi (bahan bakar & arang). Berbagai penelitian telah dilakukan untuk menunjang perluasan pemanfaatan kayu mangium dalam bentuk kayu utuh, partikel, serat ataupun turunan kayu (Madang dan Pandit, 1997).Acacia mangium termasuk jenis Legum yang tumbuh cepat, tidak memerlukan persyaratan tumbuh yang tinggi dan tidak begitu terpengaruh oleh jenis tanahnya. Faktor yang lain yang mendorong pengembangan jenis ini adalah sifat pertumbuhan yang cepat. Pada lahan yang baik, umur 9 tahun telah mencapai tinggi 23 meter dengan rata-rata kenaikan diameter 2 - 3 meter (Martawijaya, dkk, 2005).

Pemilihan kualitas kayu yang baik merupakan salah satu upaya agar bangunan atau properti tahan lama dan tidak terkena penyakit kayu, seperti rayap, mikroorganisme, dan lain-lain. Kualitas kayu yang kurang baik, dapat mengakibatkan properti atau bangunan mudah rusak atau turun nilai jualnya (Suryana, 2005). Kualitas kayu ditentukan oleh banyak atau sedikit kandungan air pada kayu tersebut yang dikenal dengan istilah Kadar Air (Ka) kayu (Direktorat, 1997). Oleh karena faktor-faktor yang telah disebutkan di atas, maka pengguna

kayu perlu memilah atau menilai kualitas bahan bangunan kayu sebelum digunakan untuk kostruksi (Falk, et al.,1990).

Pada penelitian kali ini yang dilakukan adalah membuat sistem identifikasi tingkat kadar air pada kayu berdasarkan spektrum gelombang akustik yang dihasilkan oleh ketukan palu dan direkam menggunakan mikrofon. Sedangkan metode pengambilan data kadar air kayu dilakukan secara konversional. Frekuensi yang dihasilkan dari gelombang akustik, kemudian akan dibandingkan dengan kadar air yang diperoleh.

B. Rumusan Masalah

1. Bagaimana menghasilkan sumber gelombang suara agar dapat ditangkap oleh mikrofon?

2. Bagaimana memanfaatkan sebuah mikrofon sebagai pendeteksi gelombang suara yang sensitif terhadap perubahan kadar air pada kayu?

3. Bagaimana mengetahui perbedaan frekuensi dominan gelombang suara terhadap kadar air kayu menggunakan transformasi Fourier.

C. Batasan Masalah

1. Kayu yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu jati dan kayu akasia, dimana kayu-kayu tersebut sering dimanfaatkan sebagai bahan konstruksi bangunan dan aplikasi furniture.

2. Sumber gelombang suara yang dihasilkan palu dijatuhkan secara bebas dengan ujung tangkai palu terikat.

3. Mikrofon elektrik digunakan untuk merekam gelombang suara yang merambat pada batang kayu.

4. Frekuensi dominan gelombang bunyi dihitung menggunakan Transformasi Fourier Cepat (Fast Fourier Transform, FFT).

D. Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Membuat desain sederhana alat untuk mengidentifikasi tingkat kadar air pada kayu berdasarkan spektrum gelombang akustik yang dihasilkan oleh ketukan palu yang direkam menggunakan mikrofon.

2. Merancang sebuah sistem akuisisi data untuk menganalisis frekuensi dominan gelombang akustik terhadap kadar air kayu.

3. Merancang sebuah sistem akuisisi data dengan sound card sebagai gerbang akuisisi sinyal akustik kayu pada komputer.

E. Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah menghasilkan alat yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi kadar air kayu (gelondongan) berdasarkan spectrum gelombang suara.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Penelitian Terkait

Terdapat perbedaan istilah pada metode akustik yang digunakan pada pengujian nondestruktif kayu. Beberapa nama seperti gelombang tegangan sonic (sonic stess wave), gelombang tegangan ultrasonik (Ultrasonicstess wave), ultrasonik dan metode ultrasonik didasarkan pada teori perambatan gelombang akustik dan biasanya hanya berbeda pada mode dan frekuensi yang dibangkitkan. Penelitian ini menggunakan dua sensor untuk menentukan kecepatan gelombang, yang pertama di satu tempat pada elemen yang digunakan untuk memulai pengatur waktu dan yang kedua pada tempat lain yang digunakan untuk menghentikan pengatur waktunya (Herawati, 2008).

Kayu bersifat higroskopis, artinya kayu memiliki daya serap terhadap air, baik dalam bentuk uap maupun cairan. Kemampuan kayu untuk menyerap air atau mengeluarkan air tergantung pada suhu dan kelembaban udara sekelilingnya. Sehingga banyaknya air dalam kayu selalu berubah-ubah menurut keadaan udara atau atmosfer sekelilingnya. Semua sifat fisika kayu sangat dipengaruhi oleh

perubahan kadar air kayu. Oleh karena itu dalam penggunaan kayu sebagai bahan baku bangunan, perabotan dan lain sebagainya perlu diketahui kandungan kadar air, letaknya air dalam kayu dan bagaimana air itu bergerak di dalam kayu. Banyaknya air yang dikandung pada sepotong kayu disebut kadar air kayu (Ka) dan bervariasi tengantung jenis kayunya, (Martha, 2012).

Manhuwa (2007) melakukan penelitian kadar air kayu dilakukan dengan menimbang contoh uji segar (Bo). Contoh uji kemudian dikeringkan di dalam oven pada suhu 103oC selama 12 jam. Setelah itu, contoh uji dikeluarkan dan dimasukkan ke dalam desikator selama 10-15 menit. Kemudian massanya ditimbang lagi dan dicatat. Pengovenan diulangi lagi dengan waktu yang lebih singkat (setiap 2 jam) dan diteruskan penimbangan sampai contoh uji tersebut memiliki massa konstan. Bahan yang digunakan adalah kayu sukun dengan diameter 43,6 cm. Berdasarkan analisis yang diperoleh, ternyata kadar air kering udara kayu sukun tidak menunjukan perbedaan yang nyata pada kedudukan aksial maupun radial. Hal ini dapat terjadi dikarenakan contoh uji kayu diletakkan pada tempat yang sama dan diukur pada waktu yang sama.

Villavane, et al (2012) melakukan penelitian tentang Acoustic Resonance Spectroscopy (ARS) melibatkan hamburan gelombang akustik dan mekanik, antara lain untuk tekanan gelombang dan gelombang transversal. Sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah batang aluminium cross-section yang dapat diubah dengan mudah oleh balok atau pelat yang seragam atau terstruktur untuk

beberapa tujuan tertentu. Pada penelitian ini, untuk merangsang dan mendeteksi getaran, digunakan elektromagnetik–akustik transduser (EMATs). Sinyal diperkuat lalu dikirim ke exciter Emat yang terletak sangat dekat dengan salah satu ujung (z = L) batang. Exciter menghasilkan torsi sinusoidal pada batang aluminium, yang menghasilkan gelombang torsional frekuensi f. Pada hasil penelitian diperoleh puncak kompresi yang sangat kecil, yaitu sekitar 5 kHz. Hal ini dapat disimpulkan bahwa kompresi dan bending resonansi lebih lebar dari torsi. Nugroho (2009) dalam penelitiannya tentang pembuatan tabung impedansi, diperlukan sebuah tabung berbahan PVC dengan loudspeaker yang berfungsi untuk mengeluarkan gelombang bunyi yang diletakkan dibagian ujung tabung dan dua mikrofon yang berfungsi sebagai sensor penerima gelombang bunyi yang dikeluarkan dari loudspeaker. Untuk pengambilan data dibutuhkan alat seperti generator sinyal sebagai penghasil gelombang bunyi, penguat mikrofon yang berfungsi sebagai penguat sinyal yang diterima mikrofon, sumber tegangan yang berfungsi sebagai masukan tegangan untuk penguat mikrofon, osiloskop berfungsi sebagai penerima data. Dari hasil percobaan, frekuensi tertentu tegangan di mikrofon 1 dan 2 berbeda. Kemungkinan ini dikarenakan karakteristik dari tanggapan tabung pada frekuensi tertentu responnya tidak sama. Tanggapan frekuensi tabung yang dapat ditangkap antara 100 Hz sampai 1000 Hz, namun rentang terbaik antara 100 Hz sampai 630 Hz.

Pada penelitian gelombang akustik yang pernah dilakukan, beberapa penelitian menggunakan sampel almunium dan kayu. Pada proses pengukuran frekuensi gelombang akustik dengan sampel almunium, hanya terbatas pada mendeteksi getaran saja. Sedangkan penelitian gelombang akustik untuk sampel kayu, proses pengukuran frekuensi gelombang akustik kadar air kayu hanya mengambil data sekali saja. Selain itu, analisis kadar air hanya terletak pada 1 jenis kayu yang digunakan.

Pada penelitian ini, dilakukan analisis frekuensi kadar air kayu menggunakan 2 sampel kayu yaitu kayu jati dan kayu sengon. Proses pendeteksi kadar air kayu dilakukan selama 15 hari dengan pengambilan data pada hari ke-1, hari ke-5,hari ke-10 dan hari ke-15 setelah kayu ditebang. Proses pengambilan data dilakukan sebanyak 4 kali dalam 15 hari sebagai pembanding untuk menentukan frekuensi dominan gelombang suara terhadap kadar air kayu pada masing-masing kayu.

B. Teori Dasar 1. Kadar Air Kayu

Kayu merupakan bahan yang mempunyai sifat higroskopis, dapat menyerap dan melepaskan air, sehingga kadar air dapat berubah-ubah sesuai dengan suhu dan kelembaban. Kadar air merupakan gambaran mengenai banyaknya air yang ada pada kayu. Kadar air didefinisikan sebagai berat air yang dinyatakan sebagai persen berat kayu bebas air atau kering tanur (Haygreen dan Bowyer, 1996). Kadar air kayu

didefinisikan sebagai berat air dalam kayu yang dinyatakan dalam pecahan, biasanya dalam persen dari berat kering kayu. Massa, penyusutan, pengembangan, kekuatan dan sifat-sifat lainnya tergantung pada kadar air kayu (USDA, 1974). Kayu bersifat menyerap udara jika kandungan udara cukup banyak, sebaliknya jika udara di sekitarnya kering, uap air akan dilepaskan oleh kayu. Hal ini mengakibatkan kandungan air dalam kayu tergantung kelembaban udara di sekitarnya. Pada kayu dikenal 3 tingkat kebasahan, yaitu:

1. Kayu basah yaitu kayu yang baru saja ditebang.

2. Kayu kering udara, yaitu kayu yang kandungan airnya sudah tetap sesuai dengan udara di sekitarnya.

3. Kayu kering mutlak/tungku/oven yaitu kayu yang dikeringkan di dalam tungku pada suhu 105°C sehingga airnya menguap keluar.

Kadar air ditentukan dengan persamaan:

(2.1)

dengan:

= massa awal kayu yang dihitung kadar airnya, dan = massa tanur kayu setelah kering tungku.

Kayu yang masih basah kadar airnya dapat sampai 80% pada kayu ringan, dan sekitar 40% pada kayu berat. Sedangkan kadar air kayu kering udara antara 12% dan 30% (Chriswell and Vanderbilt, 1983).

Kayu untuk kemasan dan alat musik umumnya mensyaratkan kadar air berkisar 5% - 10%, termasuk kayu yang digunakan pada lingkungan dengan pemanas di sekitarnya. Sehingga setelah digunakan kayu tidak akan mengalami penyusutan yang lebih besar. Sedangkan untuk kusen pintu, jendela mebel dalam ruangan berkisar antara 10% - 16%. Umumnya untuk menghindari timbulnya jamur dan bubuk/serangga kayu basah, kadar air yang disyaratkan maksimal sebesar 20%. Kadar air keseimbangan ini juga dipengaruhi kondisi kelembaban lingkungan geografis tempat kayu berada. Beberapa kota di Indonesia mempunyai kelembaban yang berbeda-beda, umumnya berkisar antara 10% - 19% (Frick, 1997).

2. Kayu

Kayu merupkan hasil hutan dari sumber kekayaan alam, yaitu bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai kemajuan teknologi. Kayu memiliki beberapa sifat yang tidak dapat ditiru oleh bahan-bahan lain. Pengertian kayu disini ialah sesuatu bahan, yang diperoleh dari hasil pemungutan pohon-pohon di hutan, yang merupakan bagian dari pohon tersebut, setelah diperhitungkan bagian-bagian mana yang lebih banyak dapat dimanfaatkan untuk sesuatu tujuan pengunaan. Baik berbentuk kayu pertukangan, kayu industri maupun kayu bakar (Dumanauw, 1982)

a. Kayu Jati

Kayu jati sering dianggap sebagai kayu dengan serat dan tekstur paling indah. Karakteristiknya yang stabil, kuat dan tahan lama membuat kayu ini menjadi pilihan utama sebagai material bahan bangunan. Termasuk kayu dengan Kelas Awet I, II dan Kelas Kuat I, II. Kayu jati juga terbukti tahan terhadap jamur, rayap dan serangga

lainnya karena kandungan minyak di dalam kayu itu sendiri. Gambar kayu jati dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut.

Gambar 2.1. Pohon jati yang belum ditebang

Kayu jati sering dianggap sebagai kayu dengan serat dan tekstur paling indah. Karakteristiknya yang stabil, kuat dan tahan lama membuat kayu ini menjadi pilihan utama sebagai material bahan bangunan. Termasuk kayu dengan Kelas Awet I dan Kelas Kuat I. Kayu jati juga terbukti tahan terhadap jamur, rayap dan serangga lainnya karena kandungan minyak di dalam kayu itu sendiri. Tidak ada kayu lain yang memberikan kualitas dan penampilan sebanding dengan kayu jati. Kayu jati juga mudah untuk ditemui, sehingga kayu jati baik untuk dipilih dalam penelitian ini sebagai perwakilan dari kayu kualitas I.

Gambar 2.2. Kayu jati geondongan (telah dikupas kulitnya)

Tidak ada kayu lain yang memberikan kualitas dan penampilan sebanding dengan kayu jati. Pohon jati bukanlah jenis pohon yang berada di hutan hujan tropis yang ditandai dengan curah hujan tinggi sepanjang tahun. Sebaliknya, hutan jati tumbuh dengan baik di daerah kering dan berkapur di Indonesia, terutama di pulau Jawa. Jawa adalah daerah penghasil pohon Jati berkualitas terbaik yang sudah mulai ditanam oleh Pemerintah Belanda sejak tahun 1800 an, dan sekarang berada di bawah pengelolaan PT Perum Perhutani. Kriteria batasan kualitas kayu yang ditoleransi, yaitu mata sehat, mata mati, doreng, dan putih. Penentuan kualitas kayu jati yang diinginkan mempertimbangkan tipe aplikasi finishing yang dipilih. Selain melindungi kayu dari kondisi luar, finishing pada kayu tersebut diharapkan dapat memberikan nilai estetika pada kayu tersebut dengan menonjolkan kelebihan dan kekurangan kualitas kayu tersebut. Contoh Finishing: Teak Oil, Politur, NC Lacquer,

Melamin, Poly Urethane (PU) (Martawijaya, 2005). Contoh hasil furniture dari kayu jati adalah kursi dan meja kayu seperti yang terihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Hasil furniture kayu jati (Martawijaya, 2005).

b. Kayu Akasia Daun Lebar (Acacia mangium)

Acacia mangium adalah tanaman kayu anggota dari marga Acacia yang banyak tumbuh di wilayah Papua Nugini, Papua Barat dan Maluku. Tanaman ini pada mulanya dikembangkan eksitu di Malaysia Barat dan selanjutnya di Malaysia Timur, yaitu di Sabah dan Serawak, karena menunjukkan pertumbuhan yang baik maka Filipina telah mengembangkan pula sebagai tanaman hutan. Pohon Acacia Mangium dapat dilihat pada gambar 2.4 berikut.

Gambar 2.4. Pohon Acacia Mangium

Kayu Akasia (acacia mangium), mempunyai berat jenis rata-rata 0,75 berarti pori-pori dan seratnya cukup rapat sehingga daya serap airnya kecil. Kelas awetnya II, yang berarti mampu bertahan sampai 20 tahun keatas, bila diolah dengan baik. Kelas kuatnya II-I, yang berarti mampu menahan lentur diatas 1100 kg/cm2 dan mengantisipasi kuat desak diatas 650 kg/cm2. Berdasarkan sifat kembang susut kayu yang kecil, daya retaknya rendah, kekerasannya sedang dan bertekstur agak kasar serta berserat lurus berpadu, maka kayu ini mempunyai sifat pengerjaan mudah, sehingga banyak diminati untuk digunakan sebagai bahan konstruksi maupun bahan meibel-furnitur. Karena kelebihan-kelebihan yang dimiliki oleh acacia mangium inilah maka kayu ini digunakan dalam penelitian ini sebagai perwakilan kayu kualitas II. Contoh kayu Acacia Mangium yang telah ditebang adaah sebagai berikut.

Gambar 3.7. Kayu akasia yang akan diuji (telah dikupas kulitnya)

Pada umumnya Acacia mangium mencapai tinggi lebih dari 15 meter, kecuali pada tempat yang kurang menguntungkan akan tumbuh lebih pendek antara 7 - 10 meter. Pohon acacia mangium yang tua biasanya berkayu keras, kasar, beralur longitudinal dan warnanya bervariasi mulai dari coklat gelap sampai terang. Dapat dikemukakan pula bahwa bibit Acacia mangium yang baru berkecambah memiliki daun majemuk yang terdiri dari banyak anak daun. Daun ini sama dengan sub famili Mimosoideae misalnya Paraseanthes falcataria, Leucaena sp, setelah tumbuh beberapa minggu Acacia mangium tidak menghasilkan lagi daun sesungguhnya tetapi tangkai daun sumbu utama setiap daun majemuk tumbuh melebar dan berubah menjadi phyllodae atau pohyllocladus yang dikenal dengan daun semu, phyllocladus kelihatan seperti daun tumbuh umumnya. Acacia mangium dapat tumbuh dengan cepat dan tahan terhadap berbagai kondisi cuaca, meskipun demikian tanaman ini membutuhkan

perawatan khusus jika ditanam sebagai tanaman kebun karena daunnya yang banyak berguguran. Persyaratan tempat tumbuh. Acacia Mangium tidak memiliki persyaratan tumbuh yang khusus, dapat tumbuh pada lahan miskin dan tidak subur. Acacia Mangium dapat tumbuh baik pada lahan yang mengalami erosi, berbatu dan tanah Alluvial serta tanah yang memiliki pH rendah (4,2). Seperti jenis pionir yang cepat tumbuh dan berdaun lebar, jenis Acacia Mangium sangat membutuhkan sinar matahari, apabila mendapatkan naungan akan tumbuh kurang sempurna dengan bentuk tinggi dan kurus. Kayunya bernilai ekonomi karena merupakan bahan yang baik untuk finir serta perabot rumah yang menarik seperti lemari, kusen pintu, dan jendela serta baik untuk bahan bakar. Tanaman Acacia Mangium yang berumur tujuh dan delapan tahun menghasilkan kayu yang dapat dibuat untuk papan partikel yang baik. Contoh hasil kerajinan dari kayu Acacia Mangium adalah sebagai berikut.

3. Mikrofon

Mikrofon adalah sebuah transduser yang mengubah sinyal suara menjadi sinyal listrik sesuai pola suara yang diterima. Mikrofon dipakai pada banyak alat seperti telepon, alat perekam, alat bantu dengar, dan pengudaraan radio serta televisi (Haribowo dan Rachmat, 2012). Di dalam rangkaian elektronika, mikrofon bukan saja berfungsi sebagai pengubah sinyal suara manusia menjadi sinyal listrik tetapi dapat juga dipakai sebagai sensor suara dimana suara tersebut tidak terbatas dari suara manusia saja. Prinsip kerja mikrofon pada umumnya yaitu suara yang diterima akan dikuatkan oleh preamp mic, kemudian diperbesar lagi dengan amplifier sehingga gelombang suara yang keluar dapat didengar seperti pada Gambar 2.7 berikut.

Gambar 2.7. Prinsip Kerja Mikrofon (Dewiyarni, 2011).

Karena hanya menggunakan 2 plat yang bisa disesuaikan ukurannya, maka mic kondensor ini memiliki ukuran yang kecil dan ringan (Dewiyarni, 2011). Selain bertujuan untuk menguatkan bunyi, mikrofon juga merupakan peralatan pertama dari

rangkaian elektronik untuk merekam bunyi. Kualitas bunyi yang akan diterima oleh mikrofon bergantung pada kualitas sumber bunyi dan kualitas mikrofon. Mikrofon yang digunakan dalam penelitian ini adalah mikrofon kondensor.

Mikrofon kondensor adalah mikrofon yang bekerja dengan menggunakan dua kapasitor yang berbentuk piringan. Satu piringan pada posisi statis, dan satunya lagi bergerak serta berfungsi sebagai diafragma. Mikrofon tipe ini akan tersusun atas 2 plat tipis yang berfungsi untuk menangkap gelombang suara. Cara kerjanya sederhana, gelombang yang masuk akan menggetarkan kedua plat ini sehingga membentuk sinyal-sinyal audio yang kemudian diteruskan ke pre-amplifier untuk dikuatkan. Struktur mikrofon kondensor dapat dilihat pada Gambar 2.8 berikut.

Gambar 2.8. Struktur Mikrofon kondensor (Mediastika, 2004).

Mikrofon jenis kondensor ini sangat mudah rusak sehingga lebih cocok digunakan di dalam ruangan. Beberapa jenis mikrofon yang termasuk dalam kategori jenis kondensor adalah: mikrofon valve, mikrofon elektrik, mikrofon pressure zone (Mediastika, 2004).

Mikrofon elektrik merupakan jenis mikrofon kondensor juga yang menggunakan kapasitor sebagai elemen dasarnya. Hanya perbedaannya mikrofon elektrik kondensor menggunakan jenis kapasitor khusus yang mempunyai tegangan permanen yang dibuat saat pembuatan dipabriknya (Haribowo dan Rachmat, 2012). Mikrofon elektrik merupakan jenis khusus dari mikrofon kapasitor yang sudah mempunyai sumber muatan sendiri yang terpasang didalamnya sehingga tidak perlu pencatu daya dari luar. Sumber muatan itu sebenarnya didapat dari suatu alat penyimpan muatan berupa bahan teflon yang diproses dengan semestinya sehingga dapat menangkap muatan-muatan tetap dalam jumlah besar dan mempertahankannya untuk waktu yang lama. Lapisan tipis teflon yang dilekatkan pada pelat logam statis, mengandung sejumlah besar muatan-muatan negatif yang terperangkap yang kemudian diinduksikan sebagai suatu muatan bayangan kepada pelat statis dan diafragma logam yang dihubungkan padanya melalui sebuah resistor beban luar. Muatan-muatan yang terperangkap pada satu sisi dan muatan bayangan pada sisi yang lain menimbulkan medan listrik pada celah yang membentuk kapasitor. Tekanan udara yang berubah-ubah akibat getaran suara akan membuat berubah-ubahnya jarak antara diafragma dan pelat logam statis, sehingga nilai kapasitansi berubah dan mengakibatkan tegangan terminal mikrofon juga turut berubah. Keluaran mikrofon elektrik lebih tinggi dari mikrofon dinamik. Karena dapat menyimpan muatan listrik, mikrofon elektrik tidak memerlukan tegangan dari baterai (Wasito, 2006).

4. Gelombang Akustik

Akustik adalah ilmu yang mempelajari tentang suara, bagaimana suara diproduksi/dihasilkan, perambatannya, dan dampaknya, serta mempelajari bagaimana suatu ruang/medium menerima suara dan karakteristik dari suara itu sendiri yang sensasinya dirasakan oleh telinga. Ilmu akustik bukan bagaimana merancang interior, pemahaman yang salah tentang peranan ilmu akustik akan berakibat salah juga dalam penerapannya. Gelombang akustik adalah gelombang yang dapat didengar oleh telinga manusia yaitu antara frekuensi 20 Hz sampai 20000 Hz. Gelombang akustik disebut juga dengan geombang bunyi. Masuknya gelombang bunyi ke telinga mengakibatkan bergetarnya partikel-partikel udara pada selaput gendang dengan frekuensi dan amplitude tertentu (Zemansky, 1962).

Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang dapat merambat di dalam benda padat, benda cair dan gas (Halliday dan Resnick , 1991). Gelombang suara terjadi karena energi membuat partikel udara merapat dan merenggang secara bergantian (Ishaq, 2007). Ada dua aspek dari setiap bunyi yang dirasakan oleh pendengaran manusia yaitu kenyaringan dan ketinggian. Kenyaringan berhubungan dengan energy pada gelombang bunyi. Ketinggian bunyi menyatakan apakah bunyi tersebut tinggi, seperti bunyi suling dan biola, atau rendah seperti drum atau bass. Besaran fisika yang menentukan ketinggian adalah frekuensi, sebagaimana ditemukan untuk pertama kali oleh Galileo. Semakin rendah frekuensi, semakin rendah ketinggian, dan makin tinggi frekeunsi, semakin tinggi ketinggian. Kecepatan bunyi di udara berbeda tergantung jenis medium dan suhu mediumnya. Suatu penelitian

mengenai terjadinya penjalaran bunyi, mendeteksi dan penggunaan bunyi sangat penting untuk mengetahui lebih lanjut akan pengalihan energi mekanik (Giancoli, 1999). Bunyi bergerak pada kecepatan berbeda-beda pada tiap media yang dilaluinya (Massikki, 2010).

Karena bunyi merupakan gelombang maka bunyi mempunyai cepat rambat yang dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu :

1. Kerapatan partikel medium yang dilalui bunyi. Semakin rapat susunan partikel medium maka semakin cepat bunyi merambat, sehingga bunyi merambat paling cepat pada zat padat. Tabel 2.1 disajikan beberapa kecepatan bunyi dalam material tertentu.

Tabel 2.1 Cepat rambat bunyi pada berbagai material Material Kecepatan Bunyi (m/s)

Udara 335

Timah 1128

Air 1385

Beton 3109

Kayu 3417

Kaca 4771

Baja 4925

2. _{Suhu medium, semakin panas suhu medium yang dilalui maka semakin cepat}

matematis (v = v0 + 0,6.t) dimana v0 adalah cepat rambat pada suhu nol derajat

dan t adalah suhu medium. Besar kecilnya cepat rambat bunyi pada suatu medium sangat tergantung pada temperatur medium tersebut (Massikki, 2010).

a. Hubungan Gelombang Bunyi dengan Frekuensi Benda Padat

Menurut Giancoli (1999), cepat rambat (laju) gelombang bunyi seperti laju pada tali, juga begantung pada sifat medium. Untuk gelombang bunyi dalam fluida seperti udara atau air, cepat rambat didapat dari

(2.2) Seperti yang kita ketahui, bunyi bergerak pada kecepatan yang berbeda-beda pada tiap media yang dilaluinya. Pada media padat, bergantung elastisitas zat padat tersebut. Elastisitas zat padat dinyatakan dengan modulus young. Selain modulus young, cepat rambat bunyi pada zat padat juga bergantung pada kerapatan, seperti pada rumus berikut:

√ (2.3) dengan:

cepat rambat bunyi E = Modulus elastisitas

kerapatan

Maka hubungan antara frekuemsi dan kerapatan dapat ditulis sebagai berikut. √ (2.4)

Semakin rapat susunan partikel medium maka semakin cepat bunyi merambat, sehingga bunyi merambat paling cepat pada zat padat. Dari persamaan di atas, frekuensi berbanding terbalik dengan kerapatan. Semakin besar frekuensi suatu material maka susunan partikel medium akan semakin kecil kerapatannya. Semakin kecil frekuensi suatu material maka susunan partikel medium akan semakin besar kerapatannya.

b. Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan aksial. Sesuai dengan persamaan 2.4, frekuensi berbanding lurus dengan modulus elastisitas. Modulus elastisitas merupakan sifat dari materi dan tidak bergantung pada ukuran atau bentuk benda.

(2.5)

Dengan adalah panjang awal benda (m), A adalah luas penampang lintang (m2), dan merupakan perubahan panjang yang disebabkan gaya F yang diberikan (m). E adalah konstanta perbandingan yang disebut modulus elastis. Dari persamaan 2.5, dapat dilihat perubahan panjang sebuah benda berbanding lurus dengan hasil kali panjang benda dan gaya persatuan luas yang diberikan padanya. Maka gaya persatuan luas dapat didefinisikan sebagai tegangan:

(2.6)

adalah tegangan yang memiliki satuan N/m2. Juga, regangan didefinisikan sebagai perbandingan perubahan panjang terhadap panjang awal:

(2.7)

Dan tidak berdimensi (tidak mempunya satuan). Dengan mensubstitusikan persamaan 2.6 dan 2.7 ke persamaan 2.5 maka diperoleh persamaan sebagai berikut.

(2.8) sehingga:

⁄

_⁄ (2.9) Dari persamaan di atas, dapat dilihat hubungan modulus elastis terhadap perubahan panjang adalah berbanding terbalik. Jika modulus elastis besar maka kecil, sebaliknya jika modulus elastic kecil maka besar.

5. Transformasi Fourier, DFT dan FFT

a. Transformasi Fourier

Transformasi Fourier adalah suatu model transformasi yang memindahkan domain spasial atau domain waktu menjadi domain frekuensi.

Transformasi Fourier didefinisikan sebagai berikut.

∫ _(2.10) dimana

x (t) = fungsi atau sinyal dalam domain waktu, _{= fungsi kernel,}

x(f) = fungsi dalam domain frekuensi dan f = frekuensi.

Persamaan (2.10) digunakan untuk mentransformasikan sinyal dari domain waktu ke dalam domain frekuensi.

Domain waktu periode suatu sinyal dinyatakan sebagai T = N t, sedangkan pada domain frekuensi = dengan menyatakan interval antar frekuensi dan = Dengan demikian, dalam persamaan (2.11) , yang merupakan penghubung antara domain waktu dengan domain frekuensi. Bila jumlah data lebih kecil dari fs maka frekuensi yang dihasilkan tidak presisi. Disisi lain fs haruslah

untuk menghindari aliasing frekuensi di dekat frekuensi yang dicari. Aliasing merupakan fenomena munculnya frekuensi yang sama dari hasil transformasi yang mana kita tidak bisa membedakan antara frekuensi yang asli dengan frekuensi (Permana, 2010).

Pada umumnya, transformasi Fourier menggunakan alat yang disebut real-time spectrum analyzer yang telah terintegrasi dalam bentuk chip untuk menghitung sinyal diskret dalam domain waktu yang berasal dari microphone. Untuk dapat menganalisis spektrum frekuensi, di dalam prosessor DSP disusun program Discrete Fourier Transform (DFT) (Schuler, 2003: 477).

b. Discrete Fourier Transform (DFT)

Discrete Fourier Transformasi (DFT) adalah deretan yang terdefinisi pada kawasan frekuensi–diskrit yang merepresentasikan Transformasi Fourier terhadap suatu

deretan terhingga (Finite Duration Sequence). DFT berperan penting untuk implementasi algoritma suatu varitas pengolahan sinyal, karena efisien untuk komputasi berbagai aplikasi. Fast Fourier Transformation atau Transformasi Fourier Cepat, merupakan proses lanjutan dari DFT. Transformasi Fourier ini dilakukan untuk mentransformasikan sinyal dari domain waktu ke domain frekuensi. DFT merupakan cara mengubah suatu fungsi atau sinyal dalam kawasan (domain) waktu ke kawasan frekuensi.

∫ (2.11) Dengan,

= fungsi kawasan frekuensi, = fungsi kawasan waktu.

Karena komputer hanya bisa melakukan operasi aritmatika dan logika, maka persamaan 2.11 fungsi kawasan frekuensi dimana t (waktu) dirubah ke n (diskrit) dan dirubah ke ,

∫ (2.12) Jika ,

∫ (2.13) Untuk yang panjangnya berhingga N (n=0 ...N-1), maka:

Jika suatu sinyal panjangnya berhingga N, maka dapat disampling atau dicuplik dalam satu periode saja, dimana maka sehingga persamaan 2.14 menjadi

| ∑ (2.15) Dimana, , maka

atau

∑ 가 ∑ _(2.16) Dimana, ,

DFT dalam bentuk matrik yaitu:

(2.17) Dimana: = koefisien DFT merupakan matrik .

= input sinyal diskrit .

= matrik disebut matrik DFT.

Untuk bentuk matriknya dapat dilihat sebagai berikut:

{ } [ _] [ ] c. Fast Fourier Transform (FFT)

Algoritma lain yang lebih cepat dari DFT adalah Fast Fourier Transform (FFT). Prinsip kerja FFT adalah membagi sinyal hasil penyamplingan menjadi beberapa

bagian yang kemudian masing-masing bagian diselesaikan dengan algoritma yang sama dan hasilnya dikumpulkan kembali. Ada tiga kelas FFT yang umum digunakan di dalam suatu software DSP yaitu Decimation in Time (DIT), Decimation in Frequency (DIF) dan Split Radix. Ide ketiga jenis FFT tersebut adalah proses iterasi sequence data dilakukan secara berbeda dan memanfaatkan fungsi kernel yang memiliki sifat yang simetris pada suatu nilai tertentu dalam satu periode suatu sinyal. Jenis lain FFT yang sudah digunakan adalah paralel FFT dimana sequence data dikerjakan dengan menggunakan parallel computing sehingga proses transformasi akan lebih cepat (Chu dkk, 2000).

Decimatoin adalah proses pembagian sinyal menjadi beberapa bagian yang lebih kecil yang bertujuan untuk memperoleh waktu proses yang lebih cepat. Jika input sinyal pada time domain dari N-points adalah x(n), langkah awal yang dilakukan adalah dengan memisahkan menjadi 2 bagian yang sama (N/2 points) berindek ganjil dan genap.

∑ ∑ (2.18) genap ganjil

Misalkan genap = , ganjil = , maka persamaan 2.28 menjadi:

∑ ∑ (2.19) Untuk,

( )

⁄

(2.20) dan

(2.21) dengan mensubsititusikan persamaan 2.13 dan 2.30 ke 2.12, maka didapat persamaan 2.16

∑ ∑ (2.22) atau

(2.23) dimana: = DFT titik data dengan indek genap,

= DFT titik data dengan indek ganjil.

Komputasi DFT adalah komputasi yang memerlukan waktu untuk proses looping dan memerlukan banyak waktu. Dengan menerapkan metode FFT, laju komputasi dari perhitungan transformasi Fourier dapat ditingkatkan, perhitungan DFT dapat dipersingkat, dalam hal ini proses looping dapat direduksi (Tanudjaja, 2007).

d. Software Matlab

Matlab singkatan dari Matrix Laboratory, adalah software yang dibuat oleh Mathworks dengan bahasa C. Matlab merupakan software yang berisi fungsi-fungsi matematika lengkap dengan fasilitas grafis yang menarik. Fungsi matematika yang disediakan oleh Matlab bisa bersifat numeric maupun simbolik (Suciati dan Surtono, 2012). Matlab adalah bahasa pemrograman level tinggi yang dikhususkan untuk

komputasi teknik. Bahasa ini mengintegrasikan kemampuan komputasi, visualisasi dan pemrograman dalam sebuah lingkungan yang tunggal dan mudah digunakan. Matlab memberikan system interaktif yang menggunakan konsep array/matrik sebagai standar variabel elemennya tanpa membutuhkan pen-deklarasi-an array seperti pada bahasa lainnya (Away, 2006). Beberapa bagian dari window matlab adalah:

 Current Directory

Window ini menampilkan isi dari direktori kerja saat menggunakan matlab. Kita dapat mengganti direktori ini sesuai dengan tempat direktori kerja yang diinginkan. Default dari alamat direktori berada dalam folder works tempat program files Matlab berada.

 Command History

Window ini berfungsi untuk menyimpan perintah-erintah apa saja yang sebelumnya dilakukan oleh pengguna terhadap Matlab.

 Command Window

Window ini berfungsi sebagai tempat untuk menjalankan fungsi, mendeklarasikan variabel, menjalankan proses-proses, serta melihat isi variabel.

 Workspace

Workspace berfunsi untuk menampilkan seluruh variabel-variabel yang sedang aktif pada saat pemakaian Matlab.apabila variabel berupa data matriks berukuran besar maka user dapat melihat isi dari seluruh data dengan

melakukan double klik. Matlab secara otomatis akan menampilkan window

“array editor” yang berisikan data pada setiap variabel yang dipilih user.

Gambar 2.9 Tampilan antar muka dari Matlab

Tipe data yang dikenal dalam pemrograman Matlab hanya dua yaitu Numeric dan String. Tidak seperti bahasa pemrograman yang lain, dalam pemrograman Matlab tidak dibutuhkan deklarasi eksplisit yang menyatakan tipe data, karena Matlab memiliki kemampuan tersendiri untuk mngenali tipe data yang dimasukkan oleh pemrograman pada setiap variabelnya, dan dapat secara dinamismengganti tipe data tersebut pada waktu yang relative bersamaan tanpa adanya kesalahan. Namun demikian ada beberapa hal penting yang harus diperhatikan dalam penulisan sintak, yaitu:

1. Penamaan variabel bersifat case sensitive, artinya Matlab akan membedakan adanya huruf besar dan kecil dalam penamaan (misal, lbr akan tidak sama dengan Lbr).

3. Penamaan variabel harus selalu diawali dengan huruf, tidak boleh dengan bilangan simbol dan lain-lain.

Matlab ini dimaksudkan untuk mengenalkan bahasa pemrograman sekaligus alat visualisasi, yang menawarkan banyak kemampuan untuk menyelesaikan berbagai kasus yang berhubungan langsung matematika, seperti bidang rekayasa teknik, fisika, statistika, komputasi dan modeling. (Away, 2006).

III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat

Penelitian ini mulai dilaksanakan pada bulan November 2014 sampai dengan April 2015. Perancangan sistem, identifikasi kadar air pada kayu jati dan akasia daun lebar dilaksanakan di Laboratorium Elektronika sedangkan Instrumentasi dan pengambilan data dilaksanakan di Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Lampung.

B. Alat dan Bahan

Pada penelitian ini, alat-alat yang digunakan sebagai media akuisisi dan identifikasi kadar air serta pengukuran frekuensi adalah sebagai berikut:

1. Personal Computer (PC)

PC pada penelitian ini digunakan untuk mengolah sinyal agar dapat melihat hasil frekuensi yang kuantitatif.

2. Palu

3. Mikrofon

Mikrofon digunakan untuk mendeteksi gelombang bunyi yang dihasilkan oleh palu untuk diubah menjadi besaran elektris agar dapat diolah oleh komputer. 4. Pre-Amplifier (Penguat Mikrofon)

Penguat Mikrofon digunakan untuk menguatkan sinyal suara yang dihasilkan oleh palu.

5. Besi penyangga

Besi penyangga digunakan sebagai tempat dudukan kayu dan palu. Besi penyangga dapat mengurangi redaman gelombang suara dari luar.

6. Tali

Tali pada penelitian ini digunakan sebagai pengikat antara palu dan kayu. 7. Kabel penghubung

Kabel Penghubung digunakan untuk menghubungkan mikrofon ke sound card PC/ Laptop.

Kemudian untuk bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya: 1. Kayu jati ukuran panjang 1 m dan diameter 7 cm.

2. Kayu akasia ukuran panjang 1m dan diameter 7 cm.

3. Software Matlab, digunakan untuk proses komputasi dan pengolahan sinyal berdasarkan rumusan dari metode Transformasi Fourier Cepat (Fast Fourier Transform). Software Matlab yang digunakan dalam penelitian ini adalah Matlab 7.8.

C. Desain Penelitian

Desain penelitian yang dilakukan yaitu seperti gambar 3.1 sebagai berikut.

Gambar 3.1 Setting alat percobaan identifikasi kadar air pada kayu jati dan kayu Akasia mangium

Keterangan :

(1) Tiang penyanggah palu (2) Palu

(3) Papan

(4) Tali pengikat palu (5) Kayu sepanjang 1 m (6) Mikrofon 1

(7) Mikrofon 2

1 2 3 5 6 9 10 4

7 8

H=60

cm L=20 cm

40 cm

70 cm

11

(8) Mikrofon 3 (9) Penyanggah besi (10) Papan penyanggah besi (11) Preamplifier

(12) Laptop

Prinsip kerja peneitian ini adalah mikrofon dipasang pada ujung kayu. palu dijatuhkan di atas kayu pada ketinggian 15 cm di atas kayu dan dijatuhkan. Benturan palu pada ujung kayu akan menghasilkan gelombang suara (akustik) sepanjang batang kayu. Mikrofon yang telah dipasang pada batang kayu akan merekam gelombang suara tersebut. Kemudian gelombang suara yang telah ditangkap oleh mikrofon akan dikuatkan oleh preamplifier sehingga suara dapat diterima oleh soundcard laptop. Gelombang suara yang masuk ke laptop kemudian akan diolah/dianalisis untuk diketahui perbedaan frekuensi dominan terhadap kadar air kayu menggunakan FFT.

Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian

D. Rangkaian Pre-Amplifier Mikrofon

Pre-amplifier mikrofon adalah penguat yang bekerja pada mikrofon yang berfungsi memperkuat sinyal listrik yang berasal dari mikrofon. Pre-amplifier mikrofon mempengaruhi kualitas suara rekaman seperti mikrofon itu sendiri. Gambar 3.3 adalah rangkaian pre-amp mikrofon yang menggunakan dua transistor.

Menjatuhkan palu pada kayu dengan ketinggian konstan

Setting alat untuk merekam suara

Terjadi benturan dan menimbulkan suara Suara ditangkap oleh

mikrofon Dikuatkan pre-amp

Diterima oleh PC

Selesai Pengolahan Data Pembuatan Laporan

(a)

(b)

(c)

Gambar 3.3 Rangkaian penguat transistor bias pembagi tegangan dua tingkat (a), rangkaian ekivalen AC (b dan c)

Rangkaian pre amplifier mikrofon atau pre-amp mic ini digunakan sebagai penguat depan untuk mikrofon kondenser. Rangkaian penguat di atas merupakan rangkaian penguat pre-amplifier mikrofon yang digunakan untuk menguatkan sinyal input yang berasal dari mikrofon sebelum masuk ke sound card PC. Rangkaian Pre-amplifier mikrofon ini menggunakan dua transistor 2N3904 yang dirangkai sebagai penguat transistor dua tingkat common emitor dengan tanggap frekuensi respon 20 – 4000 Hz. Rangkaian Pre-amplifier mikrofon di atas didesain untuk mikrofon jenis elektret atau mikrofon condenser. Masukan sinyal dari kaki basis terhubung dengan sebuah kapasitor sebesar 100 yang berguna sebagai kopling, yaitu untuk menahan frekuensi dc yang berasal dari sumber tegangan dan meloloskan frekuensi ac dari mikrofon. Pada Gambar 3.3 (c) tegangan masukan basis pada rangkaian penguat tingkat pertama dapat dihitung dengan persamaan berikut ini.

(3.1) Vin adalah tegangan masukan pada mikrofon dengan sebagai hambatan mikrofon.

Besarnya impedansi masukan ( ) pada tingkat pertama dihitung dengan persamaan berikut.

(3.2) r'e adalah hambatan emitor pada mode AC untuk penguat pertama besarnya dapat

dihitung dengan persamaan 3.3

= (3.3) Vbe merupakan tegangan basis emitor dengan nilai pendekatan sebesar 25 mV

transistor tingkat pertama dapat dihitung menggunakan persamaan 2.21 sebagai berikut.

(3.4) Dengan

Tegangan yang keluar dari rangkaian penguat tingkat pertama menjadi masukan tegangan pada penguat tingkat kedua. Tegangan AC yang masuk ke kaki basis 2

dapat dihitung dengan persamaan 3.5 sebagai berikut.

(3.5) Besarnya impedansi masukan ( ) pada tingkat kedua dihitung dengan persamaan berikut.

(3.6) Besar penguatan tegangan pada transistor tingkat kedua ( dapat dihitung dengan persamaan 3.7.

(3.7) dengan //

setelah diperoleh dan , total penguatan tegangan dapat dihitung menggunakan persamaan berikut (Malvino, 2003).

(3.8) Dari persamaan 3.8 diatas kita dapat memperoleh Vout menggunakan persamaan 3.9. (3.9)

Rangkaian di atas juga dilengkapi dengan low pass filter yang dirancang menggunakan resistor dan kapasitor. Besar frekuensi cut off dihitung dengan persamaan berikut.

(3.10) dengan: R= Hambatan yang terhubung ke output

C= Kapasitor filter fc= Frekuensi cut off

Resistor sebesar 4,6 Ohm dan kapasitor sebesar 3,5 nF digunakan sebagai low pass filter dengan frekuensi cut off sebesar 4000 Hz. Pemilihan frekuensi cut off sebesar 4000 Hz didasarkan pada frekuensi gelombang akustik maksimal yang diperoleh sebesar 2000 Hz. Kemudian dari output pre-amplifier ini akan dikuatkan lagi oleh sound card PC/laptop.

E. Prosedur Percobaan

Pada penelitian ini, dilakukan percobaan identifikasi tingkat kadar air pada kayu berdasarkan spektroskopi gelombang akustik untuk diketahui frekuensi dominan gelombang suara terhadap kadar air kayu. Kemudian membandingkannya dengan persentase kadar air kayu yang diperoleh. Proses identifikasi persentase kadar air kayu adalah:

1. cuplik kayu (gelondongan) yang akan diukur kadar airnya. 2. timbang massa kayu basah sebagai m1.

3. masukkan kayu ke dalam oven selama setengah jam. 4. timbang massa kayu yang telah dioven sebagai m2.

5. ulangi proses 3-4 sampai kayu memiliki massa yang tetap (mx).

6. ulangi proses 1-5 untuk kayu yang sama tetapi lain hari.

Persentase kadar air:

(3.12)

dengan:

Ka = Persentasi kadar air pada kayu (%);

=Massa basah kayu (kg); = Massa kering kayu oven (kg).

Sedangkan prosedur penelitian spektroskopi gelombang akustik untuk identifikasi tingkat kadar air kayu adalah:

1. palu diikat pada ketinggian 15 cm di atas kayu.

2. palu dijatukan pada kayu sehingga terjadi benturan (sumber gelombang bunyi). 3. bunyi merambat di sepanjang batang kayu.

4. bunyi dideteksi menggunakan mikrofon. 5. bunyi direkam melalui sound card laptop.

6. gelombang bunyi ditampilkan dalam fungsi waktu.

7. sinyal gelombang bunyi dianalisis/diolah menggunakan FFT (Fast Fourier Transform) untuk mengetahui spectrum frekuensi bunyi.

8. ulangi proses 1-7 untuk kayu yang sama tetapi posisi mikrofon diubah ke 2 dan 3 (lihat gambar 3.2).

9. ulangi proses 1-8 untuk kayu yang sama tetapi lain hari.

Blok diagram kinerja alat ditunjukkan Gambar 3.4

Mikrofon

Gambar 3.5 Diagram blok percobaan

Gambar 3.4 terlihat proses perambatan gelombang yang telah direkam oleh mikrofon dikuatjan dengan pre-amplifier dan dihubungkan pada sound card laptop.

Pre-amp Sound card

F. Rancangan Data Hasil Pengukuran

Pada penelitian ini, informasi yang akan didapatkan berupa spektrum frekuensi gelombang suara kadar air kayu yang dilakukan dengan beberapa pengulangan selama 15 hari. Untuk mengetahui perbedaan frekuensi dominan gelombang suara terhadap kadar air kayu, terdapat beberapa informasi pendukung yang akan dicari akustik spektroskopi identifikasi kadar air pada kayu ini sesuai dengan Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Data penelitian yang akan didapatkan No Jenis

Kayu

Posisi Mikrofon

Persentase kadar air kayu pada hari ke-

Frekuensi dominan gelombang suara terhadap

pada hari ke-

1 5 10 15 1 5 10 15

1. Jati 1 2 3 2. Sengon 1 2 3

Dari Tabel 3.1, jenis kayu yang digunakan dalam pengujian ada 2 yaitu jati dan akasia. Masing-masing kayu digunakan 3 perlakuan, yakni pada hari ke-1 adalah hari pemotongan kayu dari pohonnya, hari ke-5, hari ke-10, dan hari ke-15. Setelah proses

pengujian diperoleh hasil frekeuensi gelombang suara kadar air yang terkandung dalam kayu-kayu tersebut. Semua informasi inilah yang kemudian digunakan untuk mengetahui perbandingan frekuensi dominan terhadap kadar air kayu.

G. Pemilihan Kayu

Kayu terdiri dari beberapa bagian, yaitu bagian pangkal, batang atas dan ranting. Ranting biasanya digunakan sebagai bahan kayu bakar, sedangkan untuk bahan bangunan atau furniture menggunakan kayu bagian pangkal dan batang atas (bebas cabang). Kayu bagian pangkal lebih sering digunakan sebagai bahan bangunan, karena ukurannya yang lebih besar dibandingkan dengan kayu bagian yang lain. Selain itu bagian pangkal juga memiliki kandungan air paling banyak karena letaknya yang dekat dengan akar. Pada penelitian ini, kayu yang digunakan adalah kayu gelondongan bulat bagian pangkal dengan diameter 10 cm dan panjang 1 m. Kayu gelondongan adalah kayu yang masih utuh seperti ketika dipotong dari pohonnya (belum dipotong dan dibelah secara vertikal dari aslinya). Kayu bagian pangkal adalah yang paling baik untuk pertukangan. Kayu gelondongan yang digunakan dikupas kulitnya, agar dapat menguapkan kadar air yang terkandung dalam kayu tersebut sehingga kadar air akan cepat kering. Air dalam kayu akan bergerak dari daerah yang berkelembaban tinggi (sebelah dalam) ke daerah yang berkelembaban lebih rendah (permukaan). Dengan demikian, maka kayu akan mengering dari bagian luar ke dalam atau dengan kata lain permukaan kayu akan lebih cepat kering daripada bagian dalamnya. Sehingga kayu gelondongan yang telah dikupas kulitnya lebih baik

digunakan dalam penelitian karena dapat membantu mengurangi pengeringan kadar air. Jenis kayu yang digunakan dalam penelitian ini ada dua yaitu kayu jati dan kayu akasia daun lebar (acacia mangium).

Gambar 3.6. Kayu gelondongan sepanjang 1 m

H. Lokasi Pengambilan Kayu

Kayu jati dan kayu akasia daun lebar diambil dari Natar, Kabupaten Lampung Selatan, Provinsi Lampung. Sampel pohon sebanyak satu pohon pada masing-masing jenis kayu berdiameter 10 cm dengan tinggi 1 meter. Sampel diambil pada posisi ketinggian 1,5 m pada bagian pangkal. Penebangan kayu jati dan kayu akasia daun lebar dilakukan pada tanggal 13 Desember 2014 pada pukul 07.00-08.00 WIB.

Kayu yang telah ditebang sepanjang 1,5 m dikupas kulitnya dan dipotong menjadi dua bagian yaitu 1 m dan 50 cm. Kayu sepanjang 1 m digunakan untuk penelitian frekuensi kadar air pada kayu menggunakan program FFT. Sedangkan kayu sepanjang 50 cm digunakan untuk sampel pengambilan tingkat kadar air pada kayu yang masing-masing dilakukan empat kali perlakuan dengan pengambilan data lima hari sekali selama 15 hari.

I. Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Perancangan perangkat lunak (software) dalam penelitian ini dilakukan menggunakan bahasa pemrograman Matlab 7.8. Program dari alat ini terdiri dari dua pengolahan yaitu perekaman suara, dan pengolahan sinyal suara menjadi frekuensi menggunakan program Fast Fourier Transform (FFT). Diagram alir perancangan perangkat lunak dalam penelitian ini adalah Gambar 3.7 berikut.

Gambar 3.7 Diagram alir perancangan perangkat lunak

Perancangan software dimulai dari proses perekaman suara. Perekaman suara ini berfungsi untuk mengambil gelombang suara yang telah ditangkap oleh mikrofon. Suara yang telah didapatkan kemudian akan dirunning dan diproses melalui proses pengolahan data mulai dari proses memanggil data rekaman, program FFT (Fast Fourier Transform), dan running kembali. Proses memanggil rekaman ini akan mengubah suara menjadi frekuensi, yang kemudian diolah melalui program FFT (Fast Fourier Transform). Setelah itu running kembali sebagai program FFT.

Selesai Mulai

Panggil data rekaman Program FFT (Fast Fourier Transform)

Suara diolah menggunakan FFT Suara berubah menjadi

frekuensi Grafik Perekaman suara Simpan hasil suara

V. KESIMPULAN

Berdasarkan analisis data dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut.

1. Perancangan Hardware dan software Matlab dengan program FFT (Fast Fourier Transform) telah mampu mengidentifikasi sinyal suara akustik yang dihasilkan dari ketukan palu terhadap kayu frekuensi.

2. Penelitian ini telah sesuai teori, yaitu frekuensi dominan berbanding lurus dengan modulus elastisitas. Semakin besar frekuensi maka modulus elastis pada kayu semakin besar dan sebaliknya, semakin kecil frekuensi maka modulus elastis kayu akan semakin kecil.

3. Dari hasil penelitian yang telah diperoleh, kayu untuk kontruksi bangunan adalah kayu yang telah didiamkan selama 10 hari yaitu kadar air mencapai 6,6% untuk kayu akasia dan 7,7% untuk kayu jati.

4. Penelitian hubungan frekuensi akustik dan kadar air kayu jati dan kayu akasia daun lebar diperoleh hasil yang hampir sama karena kayu jati dan kayu akasia daun lebar memiliki berat jenis yang hamper sama yaitu 0,62 kg/m3 - 0,75 kg/m3.

diperoleh menggunakan persamaan garis lurus

DAFTAR PUSTAKA

Arveliansyah, Dhimas dan Priyono Agung. 2014. Laporan Tugas Besar Perancangan Mikroelektronika FFT Titik Radix 8. Bandung:Institut Teknologi Telkom. Chriswell,ME and Vanderbilt, MD. 1983. Properties and Test of Engineering

Materials. European Journal Of Physics. Colorado: Colorade State University.

Chu, Eleanor, Alan George. (2000). Inside the Fast Fourier Transform Black Box: Serial and parallel FFT Algorithms. Boca Raton, FL: CRC Press. Hlm. 21-25. Deperindag. Direktorat Jenciral Perdagangan Dalam Negeri. Direktorat Metrologi.

Keputusan Direktorat :Nomor 92/ Dirmet-J 1111/ 997 Tentang Syarat-syarat Khusus Kadar Air.

Dewiyarni, Widi. 2011. Mengenal jenis-jenis Mikrofon dalam Perekaman Suara. Semarang:Universitas Diponegoro.

Dumanauw, JF. 1982. Mengenal kayu. Jakarta:Gramedia.

Falk, R.H., Mallory M.P. and Mc.Donald K.A.1990.Nondestructive testing of wood products and structures: state-of-the-art and research needs. In: Proceedings of Conference on nondestructive testing and evalution for manufacturing and construction. New York, August 9-12, 1990.pp.138-147.

Frick, Heinz. 1997. Ilmu Konstruksi Kayu. Bandung: Universitas Parahiyangan. Giancoli, C. D..1999. Fisika Edisi Lima Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Away, Gunaidi Abdia. The Shortcut Matlab Programming. Bandung:Informatika Bandung.

Haygreen, J.G dan J.L Bowyer, 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu, Suatu Pengantar (Terjemahan Sutjipto, AH), Gadjah Mada University Press Yogyakarta. Haliday dan Resnick. 1991. Fisika jilid 1 Terjemahan Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga

Universitasn Sumatera Utara.

Ihwan, Andi. 2012. Algoritma Fast Fourier Transform (FFT) Untuk Analisis Pola Curah Hujan di Kalimantan Barat . Jurnal Aplikasi Fisika. Vol 8 No. 1. Ishaq, Mohamad. 2007. Fisika Dasar Edisi Dua. Yogyakarta: Graha Ilmu.

Mandang, Y.I. dan IKN. Pandit. 1997. Pedoman identifikasi jenis kayu di lapangan Seri Manual. Bogor :Yayasan Prosea dan Pusdiklat Pegawai dan SDM Kehutanan.

Manhuwa, E. 2007. Kadar Air Dan Berat Jenis Pada Posisi Aksial Dan Radial Kayu Sukun (Arthocarpus Communis, J.R Dan G.Frest). Jurnal Agroforestri Volume II Nomor 1 Maret 2007. Ambon:Universitas Pattimura.

Martha, M. 2012. eprints.undip.ac.id/41591/4/BAB_I,_II_%26_III.pdf. diakses pada tanggal 11 Februari 2014 pada pukul 12.30 WIB.

Martawijaya, A., I. Karatsujana, K. Kadir dan S.A. Prawira. 2005. Atlas kayu Indonesia jilid II. Edisi Revisi. Bogor:Badan Litbang Kehutanan. Dep. Kehutanan.

Massikki, Muhammad Najib. Uji Perambatan Gelombang Suara pada Medium Gas, Padat dan Cair. Vol 3 No. 5. Medan: Universitas Sumatera Utara.

Mediastika, Christina E, Ph.d. 2004. Akustika Bangunan-Prinsip-Prinsip dan Penerapannya di Indonesia. Jakarta: Erlangga

Nurwati, H., Hadi, YS., dan Setyaningsih, D. 2007. Sifat Fisis dan Mekanis Sepuluh Provenans Kayu Mangium (Acacia Mangium) dari Patung Panjang Jawa Barat. Jurnal llmu dan Teknologi Kayu Tropis. Masyarakat Penefiti Kayu Indonesia. Vol. 5.(1):7-1.

Nugroho, Dwi Apriyanto. 2009. Perancangan Alat Pengukur koefisien Serapan Bunyi Bahan Menggunakan Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon. Skripsi S1 Fakultas Sains dan Matematika. Universitas Kristen Satya Wacana. Salatiga, Jawa Tengah.

Permana, Silvi Dewi. 2010. Pengembangan Algoritma Enkripsi untuk Sistem Komunikasi Pembicaraan Aman Berbasis FFT. Skripsi. Jurusan Teknik Elektro. Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Jakarta:Universitas Negeri Jakarta.

Riyanto, dkk. 2009. Algoritma Fast Fourier Transform (Fft) Decimation In Time (Dit) Dengan Resolusi 1/10 Hertz. Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan, dan Penerapan MIPA Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta.Yogyakarta:Universitas Negeri Yogyakarta.

Saputra, Lufti Rangga, Moehammad Awaluddin, dan L.M Sabri. 2012. Identifikasi Nilai Amplitudo Sedimen Dasar Laut Pada Perairan dangkal Menggunakan Multibeam Echosounder. Semarang: Universitas Diponegoro.

Schuler, A. Charles. 2003. Electronics: Principles and Applications 6thed.. Singapore: Mc Graw Hill. Hlm. 477.

Suciyati, Sri Wahyu, M.Si, dan Arif Surtono S.si, M.Si, M.Eng. 2012. Panduan Praktikum Pemrosesan Sinyal Digital. Bandar Lampung:Universitas Lampung.

Suryana, Ase. 2005. Analisis Hubungan Kadar Air Pada Kayu dengan Tegangan Listriknya Menggunakan Metode Resistansi Studi Kasus pada Kayu Mahoni. Jurnal Perennial, 2(2) : 19-25. Vol 1.

Tanudjaja, Harlianto. 2007. Pengolahan Sinyal Digital dan Sistem Pemrosesan Sinyal. ANDI. Yogyakarta.

Tim Fisika Dasar FMipa Unila. 2010. Penuntun Praktikum Fisika Dasar II. Bandar Lampung: Universitas Lampung.

US. Department of Agriculture (USDA), 1974. Wood Handbook : Wood as an Engineering Material. Agriculture Handbook No. 72 USDA, USA.

Villafane, J A France, E Flores-Olmedo, G.Bacz, O-Gandarilla Carillo, dan R A-Mendez Sanchez. 2012. Acoustic resonance spectroscopy for the advanced undergraduate laboratory. Departamento de Ciencias B´asicas, Universidad Aut´onoma Metropolitana-Azcapotzalco,Av San Pablo 180, Col Reynosa Tamaulipas, 02200 M´exico DF, Mexico.

Wasito. 2006. Vademekum Elektronika Edisi Kedua. Jakarta:Gramedia Zemansky, Sears. 1962. Fisika untuk Universitas 1. Jakarta:Binacipta

49

Gambar 3.7 Diagram alir perancangan perangkat lunak

Perancangan software dimulai dari proses perekaman suara. Perekaman suara ini berfungsi untuk mengambil gelombang suara yang telah ditangkap oleh mikrofon. Suara yang telah didapatkan kemudian akan dirunning dan diproses melalui proses pengolahan data mulai dari proses memanggil data rekaman, program FFT (Fast Fourier Transform), dan running kembali. Proses memanggil rekaman ini akan mengubah suara menjadi frekuensi, yang kemudian diolah melalui program FFT (Fast Fourier Transform). Setelah itu running kembali sebagai program FFT.

Selesai Mulai

Panggil data rekaman Program FFT (Fast Fourier Transform)

Suara diolah menggunakan FFT Suara berubah menjadi

frekuensi Grafik Perekaman suara Simpan hasil suara

V. KESIMPULAN

Berdasarkan analisis data dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut.

1. Perancangan Hardware dan software Matlab dengan program FFT (Fast Fourier Transform) telah mampu mengidentifikasi sinyal suara akustik yang dihasilkan dari ketukan palu terhadap kayu frekuensi.

2. Penelitian ini telah sesuai teori, yaitu frekuensi dominan berbanding lurus dengan modulus elastisitas. Semakin besar frekuensi maka modulus elastis pada kayu semakin besar dan sebaliknya, semakin kecil frekuensi maka modulus elastis kayu akan semakin kecil.

3. Dari hasil penelitian yang telah diperoleh, kayu untuk kontruksi bangunan adalah kayu yang telah didiamkan selama 10 hari yaitu kadar air mencapai 6,6% untuk kayu akasia dan 7,7% untuk kayu jati.

4. Penelitian hubungan frekuensi akustik dan kadar air kayu jati dan kayu akasia daun lebar diperoleh hasil yang hampir sama karena kayu jati dan kayu akasia daun lebar memiliki berat jenis yang hamper sama yaitu 0,62 kg/m3 - 0,75 kg/m3.

5. Nilai kadar air kayu dapat ditentukan berdasarkan frekuensi yang telah diperoleh menggunakan persamaan garis lurus

DAFTAR PUSTAKA

Arveliansyah, Dhimas dan Priyono Agung. 2014. Laporan Tugas Besar Perancangan Mikroelektronika FFT Titik Radix 8. Bandung:Institut Teknologi Telkom. Chriswell,ME and Vanderbilt, MD. 1983. Properties and Test of Engineering

Materials. European Journal Of Physics. Colorado: Colorade State University.

Chu, Eleanor, Alan George. (2000). Inside the Fast Fourier Transform Black Box: Serial and parallel FFT Algorithms. Boca Raton, FL: CRC Press. Hlm. 21-25. Deperindag. Direktorat Jenciral Perdagangan Dalam Negeri. Direktorat Metrologi.

Keputusan Direktorat :Nomor 92/ Dirmet-J 1111/ 997 Tentang Syarat-syarat Khusus Kadar Air.

Dewiyarni, Widi. 2011. Mengenal jenis-jenis Mikrofon dalam Perekaman Suara. Semarang:Universitas Diponegoro.

Dumanauw, JF. 1982. Mengenal kayu. Jakarta:Gramedia.

Falk, R.H., Mallory M.P. and Mc.Donald K.A.1990.Nondestructive testing of wood products and structures: state-of-the-art and research needs. In: Proceedings of Conference on nondestructive testing and evalution for manufacturing and construction. New York, August 9-12, 1990.pp.138-147.

Frick, Heinz. 1997. Ilmu Konstruksi Kayu. Bandung: Universitas Parahiyangan. Giancoli, C. D..1999. Fisika Edisi Lima Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Away, Gunaidi Abdia. The Shortcut Matlab Programming. Bandung:Informatika Bandung.

Haygreen, J.G dan J.L Bowyer, 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu, Suatu Pengantar (Terjemahan Sutjipto, AH), Gadjah Mada University Press Yogyakarta. Haliday dan Resnick. 1991. Fisika jilid 1 Terjemahan Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga

Herawati, Evalina S.Hut, M.Si. 2008. Pengujian Nondestructive Kayu. Medan: Universitasn Sumatera Utara.

Ihwan, Andi. 2012. Algoritma Fast Fourier Transform (FFT) Untuk Analisis Pola Curah Hujan di Kalimantan Barat . Jurnal Aplikasi Fisika. Vol 8 No. 1. Ishaq, Mohamad. 2007. Fisika Dasar Edisi Dua. Yogyakarta: Graha Ilmu.

Mandang, Y.I. dan IKN. Pandit. 1997. Pedoman identifikasi jenis kayu di lapangan Seri Manual. Bogor :Yayasan Prosea dan Pusdiklat Pegawai dan SDM Kehutanan.

Manhuwa, E. 2007. Kadar Air Dan Berat Jenis Pada Posisi Aksial Dan Radial Kayu Sukun (Arthocarpus Communis, J.R Dan G.Frest). Jurnal Agroforestri Volume II Nomor 1 Maret 2007. Ambon:Universitas Pattimura.

Martha, M. 2012. eprints.undip.ac.id/41591/4/BAB_I,_II_%26_III.pdf. diakses pada tanggal 11 Februari 2014 pada pukul 12.30 WIB.

Martawijaya, A., I. Karatsujana, K. Kadir dan S.A. Prawira. 2005. Atlas kayu Indonesia jilid II. Edisi Revisi. Bogor:Badan Litbang Kehutanan. Dep. Kehutanan.

Massikki, Muhammad Najib. Uji Perambatan Gelombang Suara pada Medium Gas, Padat dan Cair. Vol 3 No. 5. Medan: Universitas Sumatera Utara.

Mediastika, Christina E, Ph.d. 2004. Akustika Bangunan-Prinsip-Prinsip dan Penerapannya di Indonesia. Jakarta: Erlangga

Nurwati, H., Hadi, YS., dan Setyaningsih, D. 2007. Sifat Fisis dan Mekanis Sepuluh Provenans Kayu Mangium (Acacia Mangium) dari Patung Panjang Jawa Barat. Jurnal llmu dan Teknologi Kayu Tropis. Masyarakat Penefiti Kayu Indonesia. Vol. 5.(1):7-1.

Nugroho, Dwi Apriyanto. 2009. Perancangan Alat Pengukur koefisien Serapan Bunyi Bahan Menggunakan Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon. Skripsi S1 Fakultas Sains dan Matematika. Universitas Kristen Satya Wacana. Salatiga, Jawa Tengah.

Permana, Silvi Dewi. 2010. Pengembangan Algoritma Enkripsi untuk Sistem Komunikasi Pembicaraan Aman Berbasis FFT. Skripsi. Jurusan Teknik Elektro. Universitas Lampung.Bandar Lampung.

Riyan Haribowo dan Anggi Rachmad. 2012. Pemanfaatan Microsoft Speech Application Programming Interface (Sapi) Sebagai Alat Evaluasi Pembelajaran Berbasis Suara Pada Mata Kuliah Elektronika Digital. Jakarta:Universitas Negeri Jakarta.

Riyanto, dkk. 2009. Algoritma Fast Fourier Transform (Fft) Decimation In Time (Dit) Dengan Resolusi 1/10 Hertz. Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan, dan Penerapan MIPA Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta.Yogyakarta:Universitas Negeri Yogyakarta.

Saputra, Lufti Rangga, Moehammad Awaluddin, dan L.M Sabri. 2012. Identifikasi Nilai Amplitudo Sedimen Dasar Laut Pada Perairan dangkal Menggunakan Multibeam Echosounder. Semarang: Universitas Diponegoro.

Schuler, A. Charles. 2003. Electronics: Principles and Applications 6thed.. Singapore: Mc Graw Hill. Hlm. 477.

Suciyati, Sri Wahyu, M.Si, dan Arif Surtono S.si, M.Si, M.Eng. 2012. Panduan Praktikum Pemrosesan Sinyal Digital. Bandar Lampung:Universitas Lampung.

Suryana, Ase. 2005. Analisis Hubungan Kadar Air Pada Kayu dengan Tegangan Listriknya Menggunakan Metode Resistansi Studi Kasus pada Kayu Mahoni. Jurnal Perennial, 2(2) : 19-25. Vol 1.

Tanudjaja, Harlianto. 2007. Pengolahan Sinyal Digital dan Sistem Pemrosesan Sinyal. ANDI. Yogyakarta.

Tim Fisika Dasar FMipa Unila. 2010. Penuntun Praktikum Fisika Dasar II. Bandar Lampung: Universitas Lampung.

US. Department of Agriculture (USDA), 1974. Wood Handbook : Wood as an Engineering Material. Agriculture Handbook No. 72 USDA, USA.

Villafane, J A France, E Flores-Olmedo, G.Bacz, O-Gandarilla Carillo, dan R A-Mendez Sanchez. 2012. Acoustic resonance spectroscopy for the advanced undergraduate laboratory. Departamento de Ciencias B´asicas, Universidad Aut´onoma Metropolitana-Azcapotzalco,Av San Pablo 180, Col Reynosa Tamaulipas, 02200 M´exico DF, Mexico.

Wasito. 2006. Vademekum Elektronika Edisi Kedua. Jakarta:Gramedia Zemansky, Sears. 1962. Fisika untuk Universitas 1. Jakarta:Binacipta