LAPPEN Andreas Setiawan Pemanfaatan gelombang ultrasonik BAB I
BADI
P..DAHULUAN
lk meruakan sebutan daerlh rekuensi
rd
yang lebih i 20.
Gelombang suara pada prinsipnya merupakan gelombang materi chingga daat
mcnan medim yng dilcatinya. Pros ini dapat dimnfatn untuk
memersibkn suatu
ero10kaan
dari
lapian kotorm yng enemcl
ada
!nnukan tere but. Untuk menghasilkan efek emersihan ) ang cultup kuat maka
daya gelombang ulrasonik satu ln harus cukup kuat untuk mclepaskan Japill
kotorm.
Sa prinsip gelombang ini dapat dihasilkn dengan menggn suau
atei ega ergetar lebih i 20000 gcan etdctik. Untuk mcncapai hal
tersebut dign nnducr ulttaonik, yang elama ini didasarkan pada dun cara
kerja yaitu piczelcktrik n mngnetostrictive. Piezclektrik adalah suatu bahan yang
ca fisik daat euh eon1k jika dikenai suatu tegangan juga sebaliknya),
ehingga jika ten yang diberikan beubah-uah cukup cepat maka materi
piezoclekrik ini juga akan eruah cntuk mengikuti tegangan tcrsebut. Dcngan
menberikan
peruahan
tegangan
diatas
2000
kali
petdctik
maka
matcri
picelctrik akan ergctar mcnghasilkan gelombang ultrasonik. Untuk meudapatkan
daya
yang cukup esar
bianya
piezclekrik disusun secra
scri
chingga
mcnimbulkn ergse&l yng lebib jauh. elain itu pada kenyataaya diperlukan
kontrOI yang cukup nunit untuk mcndukung ke�a pieoelek menghasilkan daya
r.
Jenis yang kcdun, transduser magnctostrictivc seenamya lebib dahulu a seelum
tcoologi pie.oelcktrik ada. Transduscr ini memanfantkan sifat kemagnetan yang
daat ditimbulkan oleh arus pada suatu penghantat. Pa sua1'1 inti (ri bahan nikel)
itkn kawat penghantar yang diberikan aru.� bolak-balik. Arus pada suatu arab
akan mcnimbulkan medn magnet esuai arah arus tersebut, demikin jika arab an1s
dibalik.
Inti dari bahan magnctosrictivc nkan x:rkonraksi akibat terkcna medan magnet yang
cub diekelilingna Di bagian lain, dingkan membran yang
diengaruhi efek konraksi ini. Karcna
s
dapat
yang dierikan beubah-ubah maka
mcdan yng tin1bul akan menikuti juga ehingga membran akan ikut eubah-ubah.
Jika ;rubahan ini cukup ccpat diatas 200 kali perdetik maka membrm akhimya
bergctar menghasilkan gdombang ulnik.
Kcdua jenis transduer dia� ada ya masing-msing mempunyru
kelebihan
maupun
kekurangan.
Jenis
duscr
dengan
� pielektrik
mempunyai cfisiensi yang cukup tinggi, sehinggn tidak banyak daya tcrbuang Ulltuk
menhasilkan gelombang ultrasonik. Namun demikian biaya instnimen eugontrol
maupun bahan pie7oeh:ktrik dengan daya besr tidakJah scdikit krena mcmbutuhkan
teknologi tingi yang tidak scderhana. Hl ini akan bcrlnku sebaliknya Ulltuk
dr dengan dasar magnetostrictive, efisiensinya rendah (hanya erkisar
2
3)
biaya
namun
p:ngadaan
cukup
rendah.
Dalam
pengope�ian
ndr
magnetosrrictiv: juga lebih banda!, ea tcrbuat dari ahan msifyang cukup kuat.
Karakteris.ikoya juga dapat enahan cukup lama setclah dioperSikan dalam jangka
panjang.
Untuk berbagai
terapan ulonik,
jenis
pic-.oclektrik lebih mendominasi,
namun demikian jika mclibatkn suhu tinggi, tekanan, daya r n kondisi eskttcm
yang lain a jenis manctostrictivc l:bih dipilih terutama i kesdcrhann
sis ten n materi duser yang masif scbingga lebih kuat benahn.
Dalam cbuah pember;ih ultrasonik, duser ultrasonik adalah bagin yang
ua
t ma scdangkn bagian lain hnyalab bagian endukung untuk mcndapatkan asil
optimal. Pengan dan pembuatan bagian transduser d:ngan r picl.:trik
adal ah tidak dikn krena kerumin dan kesulitan tcknisnya. sebi ngga mungkin
akan lehih mudah dan murah untuk mcmbeli yang sudah jadi. Unn1k tujuan yang
m, j:nis magnetosrictivc mungkin masih dapat dilakukan, namun temu deogan
mcnyadari kooekucnsi rcndahnya eisicnsi der ini. Oengn elisicosi erkir
30% (au k ng) maka misalnya ingin dihasilkan daya
dibultkan
nlasukn
eesr
IOU Wart maka n
aya paling tik 300 Watt. Elisicnsi dnpat di:rbumk oleh
kondisi lingkungan yang tidak .:pat, misalnya suhu tiuggi atau dimensi perancngan
yang kurang tepat.
3
P..DAHULUAN
lk meruakan sebutan daerlh rekuensi
rd
yang lebih i 20.
Gelombang suara pada prinsipnya merupakan gelombang materi chingga daat
mcnan medim yng dilcatinya. Pros ini dapat dimnfatn untuk
memersibkn suatu
ero10kaan
dari
lapian kotorm yng enemcl
ada
!nnukan tere but. Untuk menghasilkan efek emersihan ) ang cultup kuat maka
daya gelombang ulrasonik satu ln harus cukup kuat untuk mclepaskan Japill
kotorm.
Sa prinsip gelombang ini dapat dihasilkn dengan menggn suau
atei ega ergetar lebih i 20000 gcan etdctik. Untuk mcncapai hal
tersebut dign nnducr ulttaonik, yang elama ini didasarkan pada dun cara
kerja yaitu piczelcktrik n mngnetostrictive. Piezclektrik adalah suatu bahan yang
ca fisik daat euh eon1k jika dikenai suatu tegangan juga sebaliknya),
ehingga jika ten yang diberikan beubah-uah cukup cepat maka materi
piezoclekrik ini juga akan eruah cntuk mengikuti tegangan tcrsebut. Dcngan
menberikan
peruahan
tegangan
diatas
2000
kali
petdctik
maka
matcri
picelctrik akan ergctar mcnghasilkan gelombang ultrasonik. Untuk meudapatkan
daya
yang cukup esar
bianya
piezclekrik disusun secra
scri
chingga
mcnimbulkn ergse&l yng lebib jauh. elain itu pada kenyataaya diperlukan
kontrOI yang cukup nunit untuk mcndukung ke�a pieoelek menghasilkan daya
r.
Jenis yang kcdun, transduser magnctostrictivc seenamya lebib dahulu a seelum
tcoologi pie.oelcktrik ada. Transduscr ini memanfantkan sifat kemagnetan yang
daat ditimbulkan oleh arus pada suatu penghantat. Pa sua1'1 inti (ri bahan nikel)
itkn kawat penghantar yang diberikan aru.� bolak-balik. Arus pada suatu arab
akan mcnimbulkan medn magnet esuai arah arus tersebut, demikin jika arab an1s
dibalik.
Inti dari bahan magnctosrictivc nkan x:rkonraksi akibat terkcna medan magnet yang
cub diekelilingna Di bagian lain, dingkan membran yang
diengaruhi efek konraksi ini. Karcna
s
dapat
yang dierikan beubah-ubah maka
mcdan yng tin1bul akan menikuti juga ehingga membran akan ikut eubah-ubah.
Jika ;rubahan ini cukup ccpat diatas 200 kali perdetik maka membrm akhimya
bergctar menghasilkan gdombang ulnik.
Kcdua jenis transduer dia� ada ya masing-msing mempunyru
kelebihan
maupun
kekurangan.
Jenis
duscr
dengan
� pielektrik
mempunyai cfisiensi yang cukup tinggi, sehinggn tidak banyak daya tcrbuang Ulltuk
menhasilkan gelombang ultrasonik. Namun demikian biaya instnimen eugontrol
maupun bahan pie7oeh:ktrik dengan daya besr tidakJah scdikit krena mcmbutuhkan
teknologi tingi yang tidak scderhana. Hl ini akan bcrlnku sebaliknya Ulltuk
dr dengan dasar magnetostrictive, efisiensinya rendah (hanya erkisar
2
3)
biaya
namun
p:ngadaan
cukup
rendah.
Dalam
pengope�ian
ndr
magnetosrrictiv: juga lebih banda!, ea tcrbuat dari ahan msifyang cukup kuat.
Karakteris.ikoya juga dapat enahan cukup lama setclah dioperSikan dalam jangka
panjang.
Untuk berbagai
terapan ulonik,
jenis
pic-.oclektrik lebih mendominasi,
namun demikian jika mclibatkn suhu tinggi, tekanan, daya r n kondisi eskttcm
yang lain a jenis manctostrictivc l:bih dipilih terutama i kesdcrhann
sis ten n materi duser yang masif scbingga lebih kuat benahn.
Dalam cbuah pember;ih ultrasonik, duser ultrasonik adalah bagin yang
ua
t ma scdangkn bagian lain hnyalab bagian endukung untuk mcndapatkan asil
optimal. Pengan dan pembuatan bagian transduser d:ngan r picl.:trik
adal ah tidak dikn krena kerumin dan kesulitan tcknisnya. sebi ngga mungkin
akan lehih mudah dan murah untuk mcmbeli yang sudah jadi. Unn1k tujuan yang
m, j:nis magnetosrictivc mungkin masih dapat dilakukan, namun temu deogan
mcnyadari kooekucnsi rcndahnya eisicnsi der ini. Oengn elisicosi erkir
30% (au k ng) maka misalnya ingin dihasilkan daya
dibultkan
nlasukn
eesr
IOU Wart maka n
aya paling tik 300 Watt. Elisicnsi dnpat di:rbumk oleh
kondisi lingkungan yang tidak .:pat, misalnya suhu tiuggi atau dimensi perancngan
yang kurang tepat.
3