TINJAUAN PUSTAKA
2.3 Kendali Kebisingan Aktif (ANC)
Active noise control (ANC) adalah metode untuk mengurangi suara dengan interferensi destruktif antar medan original dan primer. Sejumlah sumber sekunder diperlukan tergantung pada kompleksitas medan suara. Untuk bidang rambat gelombang dalam saluran, sumber sekunder tunggal dapat digunakan untuk merefleksikan gelombang primer, atau dua sumber dapat digunakan untuk menyerapnya. Di ruang bebas sejumlah sumber sekunder yang diperlukan untuk mengendalikan sumber utama meningkat sebagai kuadrat dari jarak sumber
sekunder terhadap sumber primer. Dalam sebuah ruang pembatas (enclosure) sejumlah sumber sekunder yang digunakan untuk mengendalikan medan suara tergantung pada tumpang tindih modal akustik dan pada frekuensi yang lebih tinggi menigkat sebagai kubik dari frekuensi. Saat ini aplikasi industry antara lain mengendalikan suara dalam system ventilasi dan saluran pembuangan, mengendalikan suara di baling-baling pesawat, dan headset aktif. [2]
2.3.1 Peredaman Kebisingan (Noise Cancelation)
Pada mulanya, diasumsikan bahwa gelombang suara harmonic berjalan searah sumbu x sepanjang saluran, dikendalikan oleh sumber sekunder akustik tunggal dalam hal ini loudspeaker yang dipasang di dinding saluran dengan sudut 45o, seperti yang diilustrasikan pada gambar 2.4, memiliki dinding yang kaku, dan memiliki penampang seragam. Tekanan kompleks dari gelombang primer dinyatakan sebagai berikut :
𝑃𝑃+ 𝑥 = 𝐴𝑒−𝑗𝑘𝑥 untuk semua x. ... .(2.26) [2]
Dimana P+ melambangkan perambatan gelombang primer dalam arah x positif atau hilir. Sumber akustik, seperti loudspeaker dikendalikan pada frekuensi yang sama
Gambar 2.2 kendali aktif dari gelombang suara dalam saluran terbatas menggunakan sumber sekunder tunggal (loudspeaker) (dokumentasi)
Gambar 2.3 amplitude distribusi tekanan dalam saluran terbatas setelah sumber sekunder tunggal, pada x = 0, telah disesuaikan untuk membatalkan gelombang yang terjadi pada bidang unit amplitude yang berjalan dalam arah x positif [2]
Gelombang datang akan menghasilkan gelombang akustik keduanya berjalan ke arah hilir dan dalam arah hulu atau x negatif, tekanan kompleksnya dapat ditulis sebagai :
𝑃𝑆+ 𝑥 = 𝐵𝑒−𝑗𝑘𝑥 untuk x > 0, ... (2.27) [2]
𝑃𝑆− 𝑥 = 𝐵𝑒+𝑗𝑘𝑥 untuk x > 0 ... (2.28) [2]
Dimana sumber sekunder telah diasumsikan pada posisi yang sesuai dengan x = 0, dan B adalah amplitude kompleks yang linier tergantung pada input listrik ke sumber sekunder u dalam gambar 2.4, jika input elektrikal ini disesuaikan dalam amplitude dan fase sehingga B = -A, total tekanan hilir akan menunjukkan bahwa tekanan akan
𝑃𝑃+ 𝑥 + 𝑃𝑆+ 𝑥 = 0, untuk x > 0 ... (2.29) [2]
Dengan sempurna dibatalkan pada semua titik hilir sumber sekunder. Ini menunjukkan bahwa cara praktis dimana input control bisa diadaptasi dengan memantau tekanan total pada setiap titik hilir sumber sekunder dan menyesuaikan amplitude dan fase control input sampai tekanan ini nol. Tekanan total ke kiri, pada sisi hulu sumber sekunder, yang pada umumnya akan menjadi
𝑃𝑃+ 𝑥 + 𝑃𝑆− 𝑥 = 𝐴𝑒−𝑗𝑘𝑥 + 𝐵𝑒+𝑗𝑘𝑥 x < 0 (2.30) [2]
Jika sumber sekunder disesuaikan untuk membatalkan tekanan di sisi hulu menjadi
𝑃𝑃+ 𝑥 + 𝑃𝑆− 𝑥 = −2𝑗𝐴 sin 𝑘𝑥 x < 0... (2.31) [2]
Karena ejkl – e-jkl = 2j sin kl. Jadi gelombang akustik tegak sempurna yang dihasilkan oleh interferensi antar gelombang primer positif dan gelombang negative dihasilkan oleh sumber sekunder. Perhatikan bahwa gelombang tegak ini memiliki node tekanan pada posisi sumber sekunder, x = 0, dan pada x = - λ/2, x = - λ, dan seterusnya, dimana λ adalah panjang gelombang akustik, dan bahwa saat x
= - λ/4, x = -3λ/4, dan seterusnya, amplitude tepat dua kali amplitude gelombang yang utama terjadi. Distribusi amplitude tekanan dalam saluran di bawah kondisi ini ditunjukkan pada gambar 2.5.
Dalam pembatalan tekanan hilir sumber sekunder, tekanan di lokasi sumber sekunder telah dikendalikan ke nol karena pengaruh dari system kendali aktif. Sumber sekunder dengan demikian bertindak untuk membuat peluncuran kondisi batas tekanan sejauh gelombang datang yang bersangkutan dan secara efektif merefleksikan gelombang ini kembali ke saluran dengan amplitude yang sama dan fase terbalik, yang menimbulkan gelombang tegak ditunjukkan pada gambar 2.5, kekuatan akustik yang dihasilkan oleh loudspeaker adalah sama dengan hasil waktu rata-rata kecepatan volume dan tekanan akustik pada permukaan kerucut. Kenyataannya bahwa tekanan akustik di lokasi sumber sekunder adalah nol yang berarti bahwa sumber sekunder dapat membangkitkan tidak ada daya akustik saat beroperasi untuk membatalkan gelombang datang, dan bertindak sebagai elemen reaktif murni. Hal ini juga memungkinkan untuk menggunakan system kendali aktif untuk menyerap seluruh gelombang datang utama.
2.3.2 Pangendalian Radiasi Suara Di Bidang Lepas
Di bagian sebelumnya, dijelaskan bahwa perambatan gelombang dalam satu arah refleksi dapat dilakukan menggunakan penyerap sumber sekunder tunggal atau menggunakan sepasang sumber sekunder. Pada bagian ini ditinjau kendali aktif gangguan perambatan gelombag dalam tiga dimensi. Penafsiran fisik jelas
jika dibatasi dalam mengendalikan perambatan gelombang hanya jauh dari sumber, yakni, dalam system tidak terbatas dan tidak ada refleksi. Perambatan gelombang dalam system tiga dimensi tidak dapat dibatalkan secara sempurna kalau tidak sumber sekunder melokalisasikan fisik dengan sumber primer.
Pereduksian secara signifikan dalam ampitudo gelombang dapat dilakukan. [2]
2.4 Knalpot
Persyaratan dari peredam knalpot mesin, pada umumnya sebuah peredam knalpot didesain untuk memenuhi beberapa persyaratan berikut : [3]
1. Memenuhi syarat insertion loss : peredam knalpot didesain sehingga meredam kebisingan knalpot setidaknya 5db lebih rendah dari kebisingan badan mesin induksi pembakaran atau kebisingan sumber utama lainnya seperti kebisingan transmisi. Spectrum frekuensi unmuffled kebisingan knalpot umumnya diperlukan untuk kepentingan apresiasi rentang frekuensi, meskipun diketahui bahwa kebanyakan kebisingan terbatas pada frequensi penembakan dan beberapa harmonic pertama
2. Tekanan balik : ini merupakan tekanan static ekstra yang diberikan oleh knalpot pada mesin melalui pembatasan dalam aliran gas buang. Ini perlu dijaga agar tetap minimum. Namun untuk mesin silinder tunggal dua siklus langkah, itu adalah tekanan sesaat yang diberikan oleh gelombang besar (biasanya nonlinear) yang penting daripada rata-rata tekanan balik, untuk mesin siklus empat langkah akan mempengaruhi daya rem, dan efisiensi volumetric.
3. Ukuran : muffler yang besar akan menyebabkan masalah pada akomodasi, penyangga (karena berat), dan tentu biaya mahal
4. Daya tahan: temperatur dinding yang seragam berguna untuk mencegah retak termal dinding. Muffler harus dibuat dari material tahan karat
5. Kemampuan menangkap bunga api juga 6. Kebisingan dari batok muffler harus minimum
7. Kinerja muffler harus tahan terhadap waktu pemakaian
8. Kebisingan dihasilkan aliran dalam bahan muffler dan pada ujung pipa keluar harus lemah secara cukup, khususnya untuk muffler dengan insertion loss besar