Reduksi Reverberasi dengan Narrow Beam Receiver pada Sonar untuk Akurasi Interpretasi Target

INDRA JAYA, C 161 360. REDUKSI REVERBERASI DENGAN NARROW BEAM RECEIVER PADA SONAR UNTUK AKURASI INTERPRE-TASI TARGET (Dibawah bimbingan BONAR P. PASARIBU dan

A. U. AYODHYOA).

ｓ｡ｬｾｨ＠ satu pembatas utama da1am pendeteksian kelom-pok ikan adalah reverberasi. Reverberasi dapat sebagian menutupi sinyal echo (echo ikan) sehingga menyulitkan, kadang tidak memungkinkan penerimaan sinyal. Penutupan

sinyal ini terj adi j ika besarnya penerimaan sinyal echo lebih kecil daripada peringkat reverberasi pada waktu dan jarak tertentu.

Pada sistem electronic sector scanning sonar (ES 3), penggunaan narrow beam receiver akan memperkecil efektif target strength latar be1akang terhadap echo ikan.

Se-lain i tu, teknik scanning dan kemampuan resolusi tinggi yang dimiliki ES

3 mampu menekan reverberasi pada pering-kat yang sangat rendah. Dengan rendahnya reverberasi

ini, maka penerimaan sinyal jelas.

l

REDUKSI REVERBERASI

DENGAN NARROW BEAM RECEIVER PADA SONAR

UNTUK AKUHASI INTERPRETASI TARGET

KARYA ILMIAH

oIeh

INDRA JAVA

C 161 360

FAKUL TAS PERIKANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

1984

DENGAN NARROW BEA\! RECEIVER

PADA

SONAR

UNTUK AKURASI INTERPRETASI TARGET

KARYA ILMIAH

Da1am Jurusan

Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan

01eh

INDRA JAYA

C. 161 360

FAKULTAS PERIKANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

DENGAN MARROW BEAM RECEIVER PADA SONAR

UNTUK AKURASI INTERPRETASI TARGET

KARYA ILMIAH

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh

gelar Sarjana Perikanan pacta Fakultas Perikanan

Institut Pertanian Bogar

Mengetahui:

BAMBANG MURD IY ANTO

Ketua

24 September 1984

Tanggal lulus

Oleh

INDRA JAYA

.'

Menyetujui:

Dosen Pembimbing,

---"

1/1

;f

if

/fJt:?tLvLf'

v \..

BONAR

p.

PASARIBU

/

ｋｾ｡＠

//

Ｎｊｺｾ＠

.. ,

«

Ｏｲ［ＬＺＺＺＺ［ｾＬ＠

INDRA JAYA, C 161 360. REDUKSI REVERBERASI DENGAN NARROW BEAM RECEIVER PADA SONAR UNTUK AKURASI INTERPRE-TASI TARGET (Dibawah bimbingan BONAR P. PASARIBU dan

A. U. AYODHYOA).

ｓ｡ｬｾｨ＠ satu pembatas utama da1am pendeteksian kelom-pok ikan adalah reverberasi. Reverberasi dapat sebagian menutupi sinyal echo (echo ikan) sehingga menyulitkan, kadang tidak memungkinkan penerimaan sinyal. Penutupan

sinyal ini terj adi j ika besarnya penerimaan sinyal echo lebih kecil daripada peringkat reverberasi pada waktu dan jarak tertentu.

Pada sistem electronic sector scanning sonar (ES 3), penggunaan narrow beam receiver akan memperkecil efektif target strength latar be1akang terhadap echo ikan.

Se-lain i tu, teknik scanning dan kemampuan resolusi tinggi yang dimiliki ES

3 mampu menekan reverberasi pada pering-kat yang sangat rendah. Dengan rendahnya reverberasi

ini, maka penerimaan sinyal jelas.

Tulisan yang disusun berdasarkan telaah pustaka ini, membahas tentang pengaruh reverberasi terhadap interpre-tasi target dan peranan narrow beam dalam usaha mereduksi

reverberasi. Di samping itu pengetahuan tentang mengope-rasikan alat-alat akustik dilakukan dalam praktek di "KM TENGGIRI" dari tanggal 19 sampai dengan 26 Juni 1984.

Penyajian ini merupakan salah satu syarat untuk mem-peroleh gelar Sarj ana Perikanan pada Fakultas Perikanan,

Institut Pertanian Bogor.

Atas pengenalan disiplin ilmu perikanan (khususnya dalam ruang lingkup pemanfaatan sumberdaya), dan masa-masa yang berharga selama berada di Jurusan Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, Fakultas Perikanan, Institut Perta-nian Bogor, penulis ucapkan terima kasih pada segenap staf jurusan. Pada Bapak Dr Bonar P. Pasaribu dan Bapal, A. U. Ayodhyoa, MSc. selaku dosen pembimbing, atas bantu-annya selama penulisan karya ilmiah ini, penulis ucapkan terima kasih.

Pada kesempat an ini pula, penulis t ak lupa mengucap-kan terima kasih pada Direktur Bina Sumberdaya Hayati -Direktorat Jenderal Perikanan serta segenap crew KM TENGGIRI

atas bantuan fasilitas dan penjelasan-penjelasan yang di-berikan selama praktek.

an tinggi setiap peserta didik diajarkan dan diikutserta-kan mengembangdiikutserta-kan cara berpikir dan berlaku lebih siste-matis dan sistemik. Pada Ibu dan Tata, terima kasih atas pemberian tersebut.

Bogar, September 1984

Halaman

DAFTAR GAMBAR . _vi

DAFTAR LAMPIRAN viii

1. PENDAHULUAN 1

2. KONSEP-KONSEP PENDUGAAN DENGAN MET ODE AKUSTIK

DAN TEORI REVERBERASI . . . . • • . . . , 7

2.1 Konsep-konsep Pendug-aan dengan Metode Akust ik • . . . • . . . .

2.1.1 Persamaan Akustik

.

.

.

2.1.2 Pengukuran Volume Backscattering

7

7

Strength . . . • • . . . • . 10 2.1.3 Pengukuran Bottom Backscattering

Strength . . . • • . . . 15 2.1.4 Pengukuran Mean Volume

Back-scattering St rength • . • . . 16

2.1.5 Pengukuran Kepadatan Relatif dan

Kepadatan Mutlak • • . . . 19

2.1.6 Penentuan Kepadatan Rata-rata

pa-da Areal Tertentu 21

2.2 Teori Reverberasi 22

2.2.1 Teori Reverberasi Kolom 22

2.2.2 Teori Reverberasi Permukaan 25

2.2.3 Reverberasi yang Teramati di Laut 28

3. ELECTRONIC SECTOR SCANNING SONAR (ES

3) 31

3.1 Garis Besar Sistem ES

3 31

3.2 Cara Kerja ES

3 33

3.3 Multiplicative Signal Processing (MSP) 3b

3.4 to-Noise Ratio (SNR) dan Signal-to-Reverberation Ratio (SRR) pada ES

3. 38

4. PEMBAHASAN.. . .

.

..

.

.. .. ..

.

.

40

4.1 Pengaruh Reverberasi Terhadap Ketepatan

4.2

Pengaruh Narrow Beam Terhadap

Reverbe-rasi

5.

PENUTUP.

DAFTAR PUSTAKA

RIWAYAT HIDUP •

LAMP IRAN

.

.

_•

44

46

48

51

Nomor Halaman

1. Pengorganisasian Jalan Pemikiran Penyusunan

Karya Ilmiah . . . . 6

2. Sistem Sonar dan Parameter-parameternya 9

3. Ilustrasi Acoustic Backscattering oleh Suatu

Volume Kecil, dV . . . • . 11

4. Skema Pengolahan Gelombang Reverberasi 14

5. Kurva Bottom Backscattering Strength 15

6. Ilustrasi Sampling MVBS 18

7. Survai Track Penentuan Kepadatan Rata-rata 21

8. Volume Efektif • . 25

9. Daerah Reverberasi Efektif 26

10. Orientasi Vertikal Transducer 27

11, Orientasi Khusus Transducer 27

12. Pendeteksian Dasar Laut

.

.

30

13. Skema Sistem Electronic Sector Scanning

Son ｡ｲｾＭＮ＠ • . 32

14. Cara Kerja ES

3 34

15. Sistem Multiplicative Signal Processing 36

16. Tahap-tahap Pengolahan Sinyal Secara

Multi-plicative . . . • • • . . • • 37

17. Dead Zone yang Terbagi Atas Dua Bagian 42

18. Ilustrasi Pendeteksian dengal1 Wide Beam dan

19. JFS-688 Scanning Sonar . .

20. JFS Scanning Sonar Display (PPI)

21. Scanning Sonar Recorder

22. Echo Sounder (freq: 50 kHz dan 200 kHz)

23. SIMRAD Colour Display CF-IOO

24. SIMRAD Echo Integrator QM-MK II

25. SIMRAD FK 400 Computerized Integrator

56

57 57

58

58

Nomor

1.

2.

Daftar Istilah • • • . • • • ! • • •

Alat-alat Akustik yang Terdapat pada KM TENGG IRI • . • • • • • • • • • •

Halaman

53

Informasi yang akurat tentang kepadatan atau

kelim-pahan stok suatu perairan akan sangat membantu

rasionali-sasi pengelolaan ekonomi dan perumusan

kebijakan-kebijak-an pengembkebijakan-kebijak-angkebijakan-kebijak-an usaha perikkebijakan-kebijak-ankebijakan-kebijak-an (CUSHING, 1979; SUOMALA

and LOSOW, 1981; MATHISEN, 1982; LAO, 1983). Hal ini

juga sekaligus sebagai suatu upaya menj amin kelangsungan

hidup stok di masa depan. Agar diperoleh informasi yang

lebih akurat tersebut, haruslah ada masukan sains dan

telmologi sehingga dapat dipertimbangkan metode-metode

yang sesuai pemanfaatannya dalam perikanan.

Salah satu metode yang relatif baru untuk menduga

kelimpahan stok ikan ialah penggunaan metode akustik.

Menurut PASARIBU (1982), hasil dugaan metode akustik

da-pat diperoleh secara langsung, singkat dan cukup akurat.

Selain itu, metode akustik mampu meliput areal yang luas.

Kemampuan ini sangat penting dalam memonitor pergerakan

ikan (MATHISEN, 1982).

Pendugaan kelimpahan stok dengan met ode akustik

te-lah dilaksanakan di beberapa perairan di Indonesia. Di

perairan Jawa Banet bagim, Selatan dilakukan pendugaan

stok ikan pelagik, dan survai perikanan lemuru di Selat

Bali (VINCENTIUS, 1980). Di Selat Makassar dan Laut

Su-lawesi (NACHROWI, 1981), dan di Kepulauan Anambas dan

Kepulauan Natuna - Laut Cina Selatan (SUHENDAR, 1983)

Di luar negeri, pendugaan stok ikan dengan metode akustik telah dilalmkan di perairan Peru dalam survai ke-limpahan stok ikan anchoveta (VILLANUEVA, 1966), di per-airan Jepang (NISHIMURA et al., 1967), dan di perper-airan seki tar pulau-pulau kecil sebelah barat Inggris (MIDTTUN, 1972) .

Menurut laporan CSIRO (1980), permasalahan penerapan metode akustik dalam perikanan laut, baik dalam penentuan

lokasi dan penangkapan ikan maupun dalam pendugaan stok yang ditemui oleh para akustisi dan operator sonar adalah yang berhubungan dengan: (1) reverberasi latar belakang

(background reverberation) yang dihasilkan oleh pengham-buran (scattering) di dalam laut, (2) echo terputus-putus yang di'sebabkan oleh pemantulan di dalam laut. Gangguan (interference) reverberasi ini akan mempengaruhi "kuali-tas" echo yang di terima, dan selanjutnya mempengaruhi

ni-lai dugaan. Dengan kata lain, untuk mendapatkan nilai dugaan dengan ketepatan tinggi perlu diperhitungkan pe-ngaruh reverberasi.

Masalah gangguan reverberasi ini akan terus menyulit-kan penerimaan sinyal echo, jika reverberasi masih menjadi

faktor dominan. Untuk mendapatkan penerimaan sinyal yang jelas, sinyal echo harus berada lebih tinggi dari rever-berasi. Hal ini dapat dicapai melalui dua cara, yakni menaikkan sinyal echo atau menekan reverberasi para

Masalah lain yang timbul berhubungan dengan sulitnya pendeteksian adalah terbentuknya "dead zone". Dead zone dimaksudkan sebagai daerah dimana pendeteksian (dalam hal

ini pengambilan contoh dengan metode ｡ｨｾｳｴｩｫＩ＠ tidak di-mungkinkan .

Untuk mengatasi masalah penerimaan sinyal echo dan luasnya daerah (volume) yang t idak dapat diarnbil con toh-nya dengan metode akustik, dalam tulisan ini, diusulkan

gagasan penggunaan narrow beam.

Dengan penggunaan narrow bearn, sinyak echo diharap-kan sedikit mungkin mengalarni gangguan dengan dapat di-tekannya reverberasi pada peringkat yang rendah. Pene-kanan ini dimungkinkan oleh karena semakin mengecilnya kekuatan efel';:tif latar belakang target.

Kemungkinan besarnya volume dead zone diperkecil dapat ditunjukkan dengan jalan mempertimbangkan bentuk

geometri beam yang dipancarkan. Hasil studi teoritis da-lam tulisan ini menunjukkan bahwa penjumlahan total beam-beam sempit (narrow bearn) akan menghasilkan volume dead zone yang lebih kecil dibanding penggunaan beam lebar

(wide bearn) pada luas daerah liputan yang sarna.

masalah. Persamaan akustik yang menggambarkan penampilan sistem akustik, serta berbagai pengukuran tentang volume backscattering strength, bottom backscattering strength, mean volume backscattering strength, kepadatan relatif dan kepadatan mutlak, dan kepadatan rata-rata pada areal tertentu diutarakan pada Bagian II. Pada Bagian II

di-singgung pula tentang teori reverberasi, baik reverberasi dasar maupun reverberasi volume. Gejala maupun fakta ten-tang reverberasi yang terj adi di laut disertakan pu lao Bagian III menggambarl{an electronic sector scanning sonar

CES3), meliputi garis besar sistem, cara kerja, pengguna-an multiplicative signal processing, dpengguna-an signal-to-noise ratio dan signal-to-reverberation ratio pada ES

3. Penga-ruh reverberasi terhadap ketepatan pendeteksian dan pe-ngaruh narrow beam terhadap reverberasi dibahas pada

Ba-gian IV. Bagian V merupakan penutup at au kesimpulan dari isi tulisan ini.

Pengalaman praktek yang dilakukan di KM TENGGIRI sa-ngat berharga dalam rangka awal pemahaman terhadap per-masalahan penerapan metode akustik. Adapun alat-alat

akustik yang sempat dipelaj ari dan dipraktekkan cara

ｰｾｮｧｯｰ･ｲ｡ｳｩ｡ｮｮｹ｡＠ secara manual adalah echo sounder,

Dari hasil studi teori tis ini, ditunjukkan bahwa pa-da sistem ES

3 penggunaan narrow berun akan memperkecil efektif target strength latar belakang terhadap sinyal echo. Selain itu, teknik scanning dan kemampuan resolusi tinggi yang dimiliki ES

3 mampu menekan reverberasi pada peringkat yang sangat rendah. Dengan rendahnya peringkat reverberasi atau berkurangnya gangguan reverberasi ini, maka penerimaan sinyal jelas, dan hal ini beI'aI'ti pula

MASALAH

Keterangan:

penerimaan sinyal echo tidak jelas

luasnya (volume) dead zone

t

t

t

I

penggunaan wide beam

NB - Narrow Beam

srr - signal-to-reverberation ratio dz - dead zon c

1---;----<

dz

mengecil

Gambar 1. Pengorganisasian jalan pemikiran penyusunan Karya Ilmiah

[image:18.771.83.698.68.436.2]

TEORI REVERBERASI

2.1 Konsep-konsep Pendugaan dengan Metode Almstik

Dalam pendugaan stok dengan met ode akustik digunakan sejumlah asumsi-asumsi yang disederhanakan berhubungan dengan penyebaran dan kepadatan kelompok ikan.

Asumsi-asumsi yang digunakan antara lain: perambat-an gelombperambat-ang akustik berada pada garis lurus dengperambat-an tetap mempertimbangkan "spreading loss", il,an tersebar dengan

peluang yang sarna dalam keseluruhan kolom yang ditempati oleh setengah panj ang pulsa pada sembarang range, dan t i -dak terdapat penghamburan berganda (multiple scattering).

2.1.1 Persamaan Akustik

Persamaan akustik adalah persamaan yang dapat meng-gambarkan penampilan dari suatu sistem akustik (sistem sonar). Persamaan akustik terbentuk dari interaksi suara

(termasuk efek dari "spreading loss" dan "absorption loss") dan karakteristik penghamburan target (CLAY and MEDWIN, 1977) .

Peralat an meliputi peringkat sumber suara (source level, SL) dan '!directivity characteristic", dan juga pe-ringkat noise (noise level, NL) peralatan. Medium ber-peran dalam menentukan besarnya "transmission loss" (TL), peringkat reverberasi (reverberation level, RL) dan

"ambient noise". Sedang target berperan dalam penentuan target strength (TS). Target Strength menyatakan besar-nya sibesar-nyal pantulan atau yang dihamburbalikkan

(back-scattered) dari target pada satuan jarak dari target ke arah transducer.

CARUTHERS (1977) menyatakan bahwa persoalan dasar yang dihadapi dalam akustik menyangkut cara pengukuran sejumlah sinyal (kemungkinan echo) terhadap reverberasi. Agar supaya sinyal dapat didetel,si (melampaui reverbera-si latar belakang), rareverbera-sio reverbera-sinyal terukur terhadap latar belakang terukur (signal-to-noise ratio) haruslah se-kurang-kurangnya berada pada nilai minimum yang ditentu-kan oleh sistem.

Secara umum, kriteria rancangan agar dapat berfung-sinya sistem akustik dinyatakan oleh pertidaksamaan ber-ikut: SIGNAL ｾ＠ tIDS; DT + NL

Dasar kondisi operasional minimal bagi sistem sonar ada-lah DT ; tIDS - NL, dimana DT (detection threshold) meru-pakan peringkat kesanggupan deteksi sinyal minimum (mini-mum detecable signal, 1IDS) sewaktu NL sama dengan 0 dB. Dengan kata lain DT adalah kesanggupan deteksi minimum

platform geometri signal X-mitter I

---:::::::::======:::::--.\ ....

I

I

I

I

I

I

r - - - ,

I

acoustic

ｦＭＭＭＫｾ｣ｨ｡ｮｮ･ｬ＠

target geometri

sonar target

wave, wind, volume &

bottom scattering, sound velocity profile

sound velocity

pro-file, geometri wave,

bottom nature, wind

I

I

I

acoustic channel ambient noise

C;ve, wind

j

I

I

I

i

sensor &

ＧＭ｟ｾ＠ signal

conditioning

Gambar 2. Sistem sonar dan parameter-parameternya

(Sumber: Griffth ｾ＠ al. (ed), 1973)

space & time

[image:21.771.35.718.78.383.2]

Persamaan akustik untuk menentukan ambang deteksi (detection threshold, DT) mengikuti persamaan :

DT

=

SL - 2TL + TS - NL, dalam kondisi noise adalah "iso-tropic", dan transducer (receiver) "non-directional".

Dalam kasus ini sistem dikatakan berada dalam keadaan noise terbatas (noise limited).

Apabila transducer berarah (directional) dengan "di-rectivity index", DI, persamaan di atas menjadi :

DT

=

SL -2TL + TS - NL + DI

Jika energi yang dipancarkan transmitter ke dalam air sehingga peringkat reverberasi, RL melampaui peringkat noise terukur, persamaan di atas menjadi :

DT

=

SL - 2TL + TS - RL + AG, dimana AG adalah "array

gain" yang mesti digunakan menggantikan DI karena RL tidak isotropic. Dalam kasus ini sistem dikatakan berada rever-berasi terbat as (reverberation-limited).

2.1.2 Pengukuran Volume Backscattering Strength

transducer

Garnbar 3. Ilustrasi acoustic backscattering oleh suatu volume kecil, dV (Sumber:

Johannesson and Mit son , 1983)

c adalah kecepatan gelombang akustik dalam air, dan d.D. adalah solid beam angle.

Diperlukan penentuan intensitas penghamburanbalik akustik (acoustic backscattering intensity) dari volume ini, dan untuk melakukannya diperlukan suatu pengertian yang mirip dengan TS, yakni "volume backscattering coef-ficient", s . Volume backscattering coefficient

didefi-v

nisikan sebagai ratio dari intensitas hamburan balik (backscatter intensity), I

b , yang dihasilkan oleh satuan volume pada jarak 1 meter dari volume terhadap intensi-tas gelombang yang mengenai target (incident intensity,

Ii)' dalam hal ini :

Sv

=

Ib/Ii dan Sv

=

10 log Sv

Volume dV (pada Gambar 3) menj adi : s .R 2

.co

.d.fl,

v

sehingga untuk keseluruhan beam, substitusi d.fl dengan

l.j5,

2

dV

=

sv. R

.cr. .'0/.

Penentuan peringkat reverberasi (RL) dapat dicari dari persamaan di atas. Jika intensitas transducer ada-lab I, al,an tereduksi sebesar R4 (= 40 log R) yaitu se-wal,tu merambat dari transducer ke volume dV dan sebalik-nya.

RL

=

IR -4 sv. R . c 1:, • 2

'!f1,

dalam bent uk logari tma

RL

=

SL-20 log R+10 log Sv + 10 log C0 + 10 log

0/

Pada prakteknya, absorption loss, 2.(R, dalam hal inioC

jika digunakan time varied gain (TVG) nilai ini dapat di-kompensasikan sehingga tidal, muncul dalam persamaan.

Volume backscattering strength, S merupal,an proper-v

ty scattering layer. Hal ini berbeda dengan TS, dimana pada TS hanya dapat memberikan gambaran karakter terhadap objek tunggal, tidak terhadap scattering layer at au obj ek yang bervmjud volume lainnya sebab TS akan tergantung pa-da beam pattern pa-dan juga panj ang pulsa (pulse length).

Volume backscattering strength dapat ditentukan de-ngan persamaan berikut:

S ｾ＠ V - SL - VR + (20 log R + 2.cR) + 10 logl'!

v rms

r

-10 log c ｾ＠ /2 "

dimana V

rms ｾ＠ tegangan pada output terkalibrasi VR ｾ＠ receiving voltage dB//l volt perf Bar

Pada Gambar 4, tekanan gelombang membentuk aksi RL pada transducer yang diterima, menghasilkan tegangan VRT

(voltage at transducer terminal) sebesar RL + SRT, sehing-ga: VRT ｾ＠ SL + SRT + Sv + 10 log ｣ｾＯＲ＠ + 10 log ｾＱ＠

Gambar 4, memperlihatkan tegangan VRT diolah melalui echo sounder, mula-mula oleh gain amplifier tetap, G

1, dan ke-mudian dalam amplifier TVG, G

2. Gaim amplifier TVG biasa-nya memberikan gambaran range maksimum TVG. Semua

tegang-an dari echo sounder dikuadratktegang-an dalam eCho-integrator untuk dikonversikan dari tegangan ke intensitas.

Echo-Integrator Depth Selector VR2

TInS

Echo Sounder

Squarer VR TVG amplifier Pre-amplifier VRT

Transducer

\t _________

S_R_T ______

ｾＬＱ＠

I \

I

I RL \

I \

I \

I \

I \

I \

I \

I \

I \

I \

I \

I \

/ \

I \

I \

[image:26.490.67.417.88.647.2]

/ \ / I I I I I I EVERBERASI

Gambar 4. Skema pengolahan gelombang reverberasi

2.1.3 Pengukuran Bottom Backscattering Strength

Sewaktu gelombang suara mengenai dasar perairan, se-bagian dari energi yang mengenai dasar perairan (incident energy) akan dipantulkan. Energi pantulan ini akan

di-sebarkan ke segala arah. Sebaran energi akibat pantulan ini sepenuhnya tergantung pada kekasaran permukaan dasar.

Bottom backscattering strength, Ss' didefinisikan sebagai intensitas suara yang dihamburbalikkan dari per-mukaan dasar 1 m2 ke arah transducer (indeks "s" menanda-kan "surface", dalam konteks ini dimaksudmenanda-kan sebagai per-mukaan dasar).

Besarnya bottom backscattering strength tergantung pada sudut datang (grazing angle) suara yang tiba pada permukaan dan struktur dasar perairan (lihat GambaI' 5).

rough bottom

Grazing angle Grazing angle

GambaI' 5. Kurva bottom backscattering strength (Sumber: SUIRAD, 1968)

Secara kuantitatif, bottom backscattering strength dihi tung (SIMRAD, 1968) dengan persamaan berikut:

V

-dimana bb' - beam pattern transducer dA - elemental bottom area

-e- -

sudut dengan arab tegak lurus ke bidang radiasi

¢ -

sudut dari arah acuan tertentu

2.1.4 Pengukuran Mean Volume Backscattering Strength (MVBS)

Mean volume backscattering strength adalah rata-rata Spada satu atau lebih pancaran pada selang range (6 R)

v

dan satuan jarak tertentu.

Untuk selan g kedalaman L::,. R

=

R2 - R

1, volume back-scattering strength untuk satu pancaran adalah merupakan pengukuran intensi t as akustik yang dipantulkan seket ika pada tiap-tiap m3 penambahan air dan dirata-ratakan ter-hadap L::,. R. Sepanjang jarak yang dilayari, hasil MVBS

adalah MVBS per pancaran (radiasi), dirata-ratal,an ter-hadap 6.R dan satuan jarak yang relevan.

Secara logari tma

S

dapat dinyat akan sebagai v

ｾ｜＠ = 10 log?v + TS

dimana TS - rata-rata TS individu ikan dalam keseluruhan volume teradiasi

?v -

rata-rata kepadatan (ikan/m3)

Mean volume backscattering strength pancaran akustik tunggal yang melewati selang jarak .6R = R2 - R1 selan-jutnya dapat dinyat akan sebagai jumlah pulsa "volume scattering coefficient" individu dibagi selang jarak. Dengan demikian,

S

v

dimana C. - mewakili parameter instrumen seperti

l

SL, SRT,

N = .6R/c C/2 - adalah banyaknya panjang pulsa yang terjadi dalam selang

(V

? -

Imadrat tegangan output ke-n

o n

Dalam survai sebenarnya, nilai MVBS rata-rata yang terja-di pada j arak 1 mil laut adalah :

t=T MVBS₁ .1 =

s--

=

L

₁

x

S IT

-ml vv t= v x

dijllana T - jumlah total pancaran selama 1 mil

x

s-- -

rat a-rat a dari rat a-rat a pulsa volume back-vv

scatter

Dari pernyataan-pernyataan di at as , ada dua faktor penting yang dapat dikemukakan: (1) MVBS merupakan

seluruh volume selang kedalaman, namun bukan merupakan

kepadatan sebenarnya, diilustrasikan pada Gambar 6.

transducer

[image:30.496.100.402.159.413.2]

R ｾ＠

Gambar 6. Ilustrasi sampling MVBS

(Sumber: Johannesson and Mitson, 1983)

Menurut JOHANNESSON and MITSON (1983), walaupun MVBS

dapat mengukur kepadatan biomas relatif (TS tidak

diketa-hui), seperti nilai pengamatan M (dibahas pada bagian

2.1.5), terdapat perbedaan penting: MVBS berlaku umum

sedang nilai M menggambarkan jumlah yang berbeda-beda

(arbitrary). Sehingga nilai MVBS yang diperoleh dari

sa-tu kapal/sistem pada daerah tertensa-tu langsung dapat

di-bandingkan dengan nilai MVBS yang dikumpulkan oleh kapal/

serupa antara nilai M dari dua kapal survai yang berbeda

tidak dapat dipakai, sebab nilai-nilai ini tergantung

pa-da scattering parameter pa-dan juga papa-da pemilihan

pemasang-an kontrol.

Dengan bantuan integrat or, SAETERSDAL et al. (1982),

menghitung MVBS dengan persamaan

Sv

=

10 log I - A + VOl - 10 log ｾｒ＠ + C₁ + C₂

dimana I - integrator output (mm)

A - integrator gain (dB)

VOl - tetapan penampilan integrator

6R - selang pencatatan

- tetapan echo sounder

- tetapan echo sounder sewaktu digunakan (setting)

2.1.5 Pengukuran Kepadatan Relatif dan Kepadatan Mutlak

(1) Pengukuran Kepadatan Relatif

Nilai-nilai pengamatan yang diperoleh

echo-integra-tor (11

1 , 112 , 113 . . .) sewaktu melakukan survai kepadat an

populasi, merupakan survai kepadat an populasi, yakni

peng-ukuran langsung 1-mil echo-abundance index terhadap volume

air yang teradiasi dengan pulsa (insonified), dan

kepadat-an area I"818tif (biomasjmi12) antara satuan jarak.

Echo-abundance index selain merupakan fungsi

kepadat-an ikkepadat-an juga sekaligus sebagai fungsi ketebalkepadat-an lapiskepadat-an

ikan yang terdapat dalam bat as-bat as kedalaman

(2) Pengukuran Kepadatan Mutlak

Menurut MIDTTUN and NAKKEN (1977), hasil keluaran

echo-integrator pada survai stok ikan secara akustik

ada-lah berbanding langsung dengan kepadatan ikan yang

di-amati, yakni

;0

=

C x M (JOHANNESSON and MITSON, 1983).

Konversi nilai kepadatan relatif dalam milimeter

(nilai keluaran integrator) ke kepadatan mutlak (tonjmi12)

diperoleh melalui perkali an dengan tet apan 'C'. Tet apan

konversi integrator ini memegang peranan penting dalam

transformasi dari kepadatan relatif ke kepadatan mutlak

(JOHANNESSON and MITSON, 1983).

Dari hasil pendekatan teoritis dan hasil praktis

pengukuran suatu percobaan dengan menggunakan dua met ode

pengukuran, yakni "standard sphere" dan "hydrophone",

VOROBYOV et al. (1981) merekomendasikan pengukuran

tetap-an C dengtetap-an menggunaktetap-an sttetap-andard sphere. Kemudian

STEP-NOWSKI and BURCZYNSKI (1981) memberikan persamaan untuk

menentukan nilai C sebagai berikut:

10 log C

=

10 log 3430 + Sv - TS

1 kg+ 10 log ｾｒ＠ -10 log

M

dimana '1'Slkg

=

TS - 10 log n_1kg

Dengan met ode lain, FOOTE, KNUDSEN and VESTNES (1982)

menggunakan digital integrator (multi channel computerized

integrator) dan kalibrasi tingkat lanjut dengan target

standar menduga kepadatan mutlak melalui pengukuran MVBS

(JOHANNESSON and MITSON, 1983). Kepadat an dihitung

mela-lui persamaan dalam bantuk antilog:

2.1.6 Penentuan Kepadatan Rata-rata pada Areal Tertentu Penentuan kepadatan ikan rata-rata merupakan kombi-nasi proses pengukuran dan analisa statistik.

Pada GambaI' 7, penentuan kepadatan ikan rata-rata pada daerah A dengan ni1ai pengamatan 11

1 , 112 , M3,

M dan tetapan ka1ibrasi C, menggunakan rumus:

n

j=N

=

C

(C

j=l

M.)

IN

J

Menurut JOHANNESSON and MITSON (1983), rumus ini hanya ber1aku jika nilai 11 diperlakukan sebagai variabel acak kontinyu, memenuhi fungsi peluang kepadatan yang dapat didekati dengan sebaran normal. Jika hal tersebut ben ar, C merupakan tetapan kalibrasi tal<;: berbias, sehingga hasil dugaan kepadatan rata-rata pun tak berbias.

survai track

[image:33.492.154.340.440.573.2]

2.2 Teori Reverberasi

Sebagai t amb ah an dari echo target dan ambient noise, sonar akan menerima sebagian energi yang dipancarkannya sendiri dalam bent uk echo yang tidak dikehendaki. Energi kembalian hasil pantulan bebas titik-titik pemantul atau penghambur yang tersebar dalam medium ini dikenal sebagai reverberasi. Berbagai-bagai ketidakseragaman dalam kolom dan pada permukaan yang membatasi medium memberikan pe-ngaruh terhadap penghamburan ini (JOHNSEN, 1973; CARUTHERS, 1977) .

Teori reverberasi (CARUTHERS, 1977) dibangun dalam dua bentuk: (1) reverberasi kolom (volume reverberation), dan (2) reverberasi permukaan (surface reverberation). Reverberasi permukaan secara fisik kemudian dibagi menjadi dua: permukaan laut dan permukaan dasar laut.

2.2.1 Teori Reverberasi Kolom

Pada reverberasi kolom, penghamburan suara oleh ke-tidakseragaman dalam air dapat berkisar antara dua ekstrim:

(1) penghamburan Rayleigh, oleh partikel yang jauh lebih keci 1 daripada panjang gelombang,

A

,

pancaran. Pengham-buran ini tidak tergantung pada bentuk dari penghambur, namun tergantung pada pangkat dua frekuensi, (2)

pemantul-an geometrik teratur, oleh objek ypemantul-ang lebih besar daripada

Berbagai organisme plankton dan ikan-ikan muda ber-ukuran lebih pendek dari

A

akustik. Gelembung gas yang dihasilkan oleh al,tivitas hidup plankton ini mempunyai kemampuan memantul (reflectivity) yang lebih besar dari plankton itu sendiri (YUDANOV and KALIKHMAN, 1982). Hal ini sangat mempengaruhi karakteristik akustik dalam per-hitungan .

Menurut CARUTHERS (1977), untuk menggambarkan rever-berasi kolom secara kuanti tatif, diperlukan konsepsi ten-tang volume scattering coefficient (m ) dan volume

scat-v

tering strength (s ).

v

Volume scattering coefficient, m , didefinisikan se-v

bagai daya (power) per satuan intensitas dan volume peng-hamburan yang dihamburkan oleh volume kecil (V) dari in-tensitas

ini: m

v

gelombang

p

scat

= LV

yang mengenai bidang (I), dalam hal

-1

(L ), dimana P scat adalah total daya yang dihamburkan be a'll. Karena m V mempunyai dimensi area

v

dan memotong daya I(m V), maka m dapat ditafsirkan

seba-v v

gai "effective cross-sectional area" dari volume pengham-buran. Dengan demikian m dapat pula disebut "backscatter

v

cross-section" .

Volume scattering st!'ength, s , merupakan intensitas v

I

dalam hal ini: Sv

(-61-,</,)

=

ｾｾｾｴ＠

ＨＭ･ＭＬｾＩ＠

(L -3), dimana Iscat ＨＭｻｔＬｾＩ＠ adalah in tensi t as yang dihamburkan dari beam dengan arah

(-\r,t)

dan diukur pada jarak acuan dari pusat akustik penghambur. Volume backscattering strength ada-lah scattering strength berarah backscatter.

Total scattering strength dari volume laut teradiasi

I

suara adalah:

ｳｾ｡ｴ＠

=

I

svdV.

v

Biasanya s diasumsikan v

tetap dalam volume sehingga integral tereduksi menjadi s V. Nilai decibel dari total

v scattering strength adalah

ekuivalen dengan TS, sehingga:

10 log V.

I

scat TS

=

10 log I

=

S

v

Peringkat reverberasi kolom (RL ) adalah peringkat v

+

bidang gelombang sepanjang aksis almstik yang tiba pada transducer (receiver) menghasilkan respon hydrophone yang sa.ma dengan reverberasi.

RL

=

SL - 2TL + S + 10 log iT, dimana V adalah "effective

v v

insonified volume". Volume efektif di tentukrul dengan:

2 4TG

iT = r (c 0/2)jb(-\T,t) b l _{ＨＭ･ＭＬｾＩ＠ d.Q, dimana}

t:.

_{adalah pulse}

o

duration dan b dan bl _{masing-masing adalal1 pola beam}

pan-caran dan penerimaan, lihat Gambar 8.

4n;

Nilai

.f

｢ＨＭｬｔＬｾＩ＠ bl ＨＥＬｾＩ＠

dD dikenal sebagai "equivalent

o

solid angle beOL'!1width" (7.lS). Jika diasumsikan terj adi "sperical spreading",

RL = SL - 40 log R + v

RL dapat dituliskan sebagai :

v

2

[image:37.504.79.439.69.335.2]

transducer

Gambar 8. Volume efektif

(Sumber: Caruthers, 1977)

2.2.2 Teori Reverberasi Permukaan

Reverberasi permukaan adalah reverberasi yang diha-silkan oleh penghamburan energi akustik dari permukaan ketimbang dari kolom medium. Permukaan-permukaan yang dimaksud dalam akustik bahwa air adalah permukaan atas dan permukaan dasar laut.

Seperti halnya pada reverberasi kolom, untuk memper-oleh gambaran reverberasi permukaan secara kuantitatif perlu pula diketahui beberapa konsepsi dasar. Surface scattering coefficient, m , merupakan daya per satuan

in-s

tensitas dan penghamburan daerah permukaan yang dihambur-kan oleh permukaan keci 1 (A) dari in tens it as (I) ge lombang

P

scat

yang mengenai bidang, dalam hal ini: ms = (tak

ber-LA

dimensi) . Surface scattering strength, s , adalah inten-s

daerah permukaan yang dihamburkan oleh daerah kecil dari bidang gelombang yang mengenai target dan diukur pada sa-tuan jarak acuan dengan arah C-e-,t) dalam hal ini

IscatC-€)-,t)

Ss

ｃＭ･ＭＬｾＩ＠

=

LA

Peringkat reverberasi permukaan, RL adalah: s

RL

=

SL - 2TL + S + 10 log A, dimana A merupakan

dae-s s

rah reverberasi efektif.

Konsepsi daerah reverberasi efektif dapat diterang-kan sebagai berilmt: pada Gambar 9, sudut,,(, dan

ｾ＠

mewa-kili sudut-sudut pada ti tik P pada permukaan relatif ter-hadap posisi transducer CT), dan misalnya

f3

=

t '

dalam hal ini dipilih

fl

sehingga koinsiden dengan sudut azimuth seki tar transducer, maka dA Co()

=

RC d:..) c

r,

/2 d

<p

s

dA

T

Gambar 9. Daerah reverberasi efektif CSumber: Caruthers, 1977)

[image:38.505.52.462.318.607.2]

T

Gambar 10.

p

--- --- --- --- aksis akustik bb'

Orientasi vertikal transducer (Sumber: Caruthers, 1977)

Daerah efektif yang teradiasi pada titik P adalah

2n:

A(.( ;(T)

=

R(.( )

cc,

/21 b(-"O-,(Pl b'

ＨＭ･ＭＬｾＩ＠ ､ｾ＠

o

Tidak seperti volume efektif, daerah efektif mempu-nyai ketergantungan sudut. Range R (atau sudut.c) tidak dihubungkan secara geometris dengan sudut -{7- hingga orien-tasi transducer dikhususkan (lihat Gambar 11).

[image:39.508.60.457.75.649.2]

Jika dimisalkan

0/

ＨｾＩ＠ = jb({t,t) b' ＨＭｻｴＬｾＩ＠ d

r

sehingga

o

A(

r£

;Q-)

=

R(£) c

6/24

(-{t), diperoleh nilai RLs

RLs

=

SL - 40 log R + Ss + 10 log (RcE. /2) + 10 ｬｯｧｾ＠ (.g.)

ｾ＠ (-9-) dapat pula dinyatakan sebagai:

th (-{t) = [b({t-S,O)b'

({t-Lo)]

ｾｯ＠

'1' cos-&

dimana ｾ＠ adalah sudut ketinggian (elevasi) aksis

trans-ducer dan

-e-

<

300 (CARUTHERS, 1977) dan

ｾｯ＠

adalah: 21t

ｾｯ＠

］ｾ＠

(0)

］Ｎｊ｢ＨｏＬｾＩ｢ＧＨｏＬＴﾻ＠

d<j>

o

"

2.2.3 Reverberasi yang Termati di Laut

(1) Reverberasi Kolom

Sumber utama reverberasi kolom adalah deep

scatter-ing layer (DSL). Penghambur yang bertanggungjawab

terha-dap reverberasi ini bersifat biologis, namun makhluk yang

pasti membentuk DSL belum diidentifikasikan secara pasti.

Beberapa studi dengan menggunal{an jaring tarik (towed

net), fotografi, peralatan bawah-air, dan echo ranging

ha-nya memberikan satu hasil pasti; jumlah makhluk per kubik

meter yang bert an ggungj awab terhadap DSL kuat adalah

-3

ｾＰＬＰＵ＠ m . Studi mengemukakan bahwa organisme yang

ter-Ii bat adalah myctophids (l'l.n tern fish), siphonophores,

euphausids (makhluk yang menyerupai ud:mg), cumi-cumi dan

copepods (CARUTHERS, 1977).

(2) Reverberasi Permukaan Laut

Posisi transducer yang berada dekat permukaan kapal

permukaan laut pada suatu operasi sonar. Reverberasi da-ri pantulan dan hamburan sebenarnya yang terjadi pada tempat pertemuan udara dan laut ini sangat penting pada perambatan saluran permukaan (CARUTHERS, 1977).

CARUTHERS (1977) menyat akan bahwa penghamburan volu-me yang disebabkan gelembung-gelembung dekat permukaan terjadi sampai kedalaman satu kaki pada permukaan; dika-renakan begitu dekatnya dengan permukaan dan tak dapat dibedakannya dari penghamburan ke permukaan sebenarnya, selain dari interpretasi data terperinci, maka dianggap penghamburan tersebut sebagai bagian reverberasi

permuka-an.

(3) Reverberasi Permukaan Dasar Laut

Pada perairan dangkal, penghamburan dari dasar umum-nya merupakan penyumbang terkuat. Besarnya urutan nilai bagi reverberasi kolom, permukaan, dan dasar pada

perair-an dperair-angkal masing-masing adalah -80 dB, -40 dB, dperair-an -25 dB (CARUTHERS, 1977).

Reverberasi dasar tergantung pada tipe dan kekasaran dasar dan konturnya. Namun secara umum diyakini bahwa kontur memberikan pengaruh terbesar. Hal ini dikuatkan oleh kealpaan ketergantungan frekuensi kuat bagi frekuen-si di bawah 10 kHz. Penghamburan pada frekuensi di atas 10 kHz menunjukkan semaldn nyatanya pengaruh property da-sar laut (CARUTHERS, 1977). Dasar perairan yang agak

menunjukkan peningkatan scattering strength 3 dB per oktaf

peningkatan frekuensi, sedang batu dan pasir bercampur

batu dan dasar kulit kerang-kerangan nampaknya tidak

me-nunjukkan ketergantungan frekuensi, hingga

sekurang-kurangnya 60 kHz (CARUTHERS, 1977) •

.----. transducer

beam

daerah dimana deteksi dibatasi oleh reverberasi dasar

Gambar 12. Pendeteksi an dasar laut

(Sumber: Tucker, 1967)

Pada Gambar 12, di tunjukkan bagaimana reverberasi

da-sar membatasi range dari pendeteksian. Range yang

diba-tasi garis busur putus-putus ke atas dapat mendeteksi ikan

yang berada di dalamnya, jika echo cukup kuat dibandingkan

dengan noise latar belakang dari laut. Namun echo yang

berasal dari ikan pada daerah yang diarsir di luar garis

busur akan diterima secara bersamaan (simultan) dengan

penghamburan dari dasar laut. Besarnya penghamburan ini

berada lebih tinggi daripada peringkat echo ikan sehingga

Scanning Sonar adalah suatu alat deteksi yang

dipa-kai di perairan untuk mengumpull;:an data-data (informasi)

tentang objek-objek dan kejadian-kejadian di bawah air

dengan jalan memancarkan gelombang suara secara

horison-tal maupun vertikal dan mengobservasi gem a (echoes) yang

kembali (BURCZYNSKI, 1982).

Menurut TUCKER and WELSBY (1964), dan MARGETTS

(1969), jenis alat ini lebih maju dari

peralatan-peralat-an deteksi sebelurrmya. Perkembangan terakhir dari

per-alatan ini adalah dari segi "performance" yakni dengan

peningkatan "angular resolution" dan cara penggunaannya

sehingga memungkinkan pengukuran ketepatan pendeteksian

lebih tinggi dan penentuan lokasi kelompok ikan yang

ber-ada sangat dekat dengan dasar perairan.

3.1 Garis Besar Sistem ES 3

Diagram sistem secara skematik ditunjukkan pada

Gam-bar 13. Transducer penerima panjangnya n kali transducer

pemancar dan dibagi ke dalam n bagian, dimana n adalah

jumlah beamwidth (yang diukur antara dua titik dimana daya

respon berkurang menjadi setengahnya) yang diharapkan

ber-ada dalam scanned sector. Jika n bagian-bagian ini

dihu-bungkan ke n ruangan yang seragam, dan delay line dibuka

maka beam akan dibelokkan tergantung pada sejumlah

Jika echo yang diterima dari target dengan bearing relatif terhadap aksis tega};: lurus transducer, maka front gelombang dari pulsa echo terletak paralel pada garis yang diperlihatkan pada Gambar 13. Echo di terima oleh bagian transducer pertama sebelum mencapai transducer kedua, de-mikian selanjutnya sehingga sinyal echo yang diterima ke-dua (akhir) ditunda dalam fase relatif terhadap sinyal bagian pertama (sebelumnya).

LOCAL OSCILLA10R

FREQUCNCY CONTROL

Gambar 13.

DELAY LINE

A.G.C.AMPLIFIER

INTENSITY MODULATION

C.R.O

+ BEARING

T"mSMITTING

TRANSDUCER

_+-_FREQUENCY

CHANGER

TRANSMITTING

ｏｾｃｉｌｌａｔｏｒ＠

AND PULSING UNIT

KANGE TIME-BASE

[image:44.505.98.431.249.594.2]

Untuk mendapatkan output puncak pada sudut datang terten-tu, maka pada delay line disisipkan phase shift sehingga semua komponen dari output yang dikombinasikan berada pa-da fase yang sarna.

Dalam sistem scanning, peralatan peubah-frekuensi (frequency-changers) disisipkan antara bagian transducer dan delay line. Osilator lokal yang mensupplai

peubah-frekuensi disapu dalam peubah-frekuensi oleh bearing-time-base, sehingga frekuensi sinyal yang di terima oleh delay line beragarn pada kisaran setiap sapuan dari bearing-time-base. Jika kemudian delay line mempunyai pergeseran

fa-se yang beragam atas kisaran frekuensi dari nilai negatif 1,e nilai positif, beam akan menyapu dari kiri ke kanan pada setiap sapuan dari bearing-time-base. Bearing-time-base juga membelokkan titik pada CRT (cathode ray tube) dari kiri ke kanan sehingga sinyal yang diterima pada se-tiap bearing tertentu di rekarn pada display. Range-Time-Base bekerja dengan cara yang biasa, sehingga posisi titik echo pada tabung memberi indikasi posisi objek yang meng-hasilkan echo pada aksis segi empat panjang dari bearing dan range.

3.2 Cara Kerja ES 3

Pengoperasian scanning sonar dilakukan dengan cara radiasi suara terhadap suatu luasan sektor, misalnya 300 ,

lebar. Beam penerima dibuat dengan sudut yang sangat sempit, misalnya 10 , yang secara elektronik dengan cepat

dapat menyapu dari satu sisi ke sisi lain dari sektor (lihat Gambar 14).

HARROW RECEIVING SEAM

SWEPT IlAPIDlY OVER SECl1lR

1

&ECTOR ILLUMINATED BY

ｔｒａｎｓｍｬｮｾｯ＠ PULSE

ｾＭＭＭ

TRAN5MITTINIl

ELEeiRONfCS ,

RANGE

(TIME·SASE SYNCHRONIZED

WiTH PULSE TRAVELLING

OUT THROU6H WATER)

_ _ _ UANSMITTED PULSE

- TRAVELLING OUT

THROUGH THE WATER

TRANSPUCERS

RECEIVIN/; ELECTRONICS

CAiHODE RAY

DISPLAY (II - SCAN)

'--+-

ECHOES

SEARIN(l

(TIME·IIASE SYNCHRONIZED

WITH ｓｗｾｅｲ＠ OF RE.CEIVING

SEAM)

Gambar 14. Cara kerja ES

3 (Sumber: Tucker and Welsby, 1964)

[image:46.505.78.423.150.577.2]

dipancarkan. Hal ini berarti bahwa dari segala arah yang berada dalam sektor sudah terambil contohnya (sampled)

se be lum pu lsa bergerak (sej auh p anj ang pulsa) me lalui air. Dengan kata lain, keseluruhan lebar sektor telah dideteksi secara simultan; dan pada saat pulsa mencapai range terjauh, informasi telah terkumpul dari segala pen-juru sektor.

3.3 Multiplicative Signal Processing (MSP)

Penggun aan MSP sebagi an membawa pengaruh at as ter-ciptanya resolusi tinggi ES

3 yang mampu membentuk beam yang sangat sempit dalam hubungannya dengan ukuran trans-ducer.

Pada Gambar 15, ditunjukkan dasar sistem pengolahan sinyal. Deret an transducer penerima dengan panj ang

f ,

dibagi dua, sehingga ruang antara pertengahan dua bagian

adalah £/2. Setiap bagian dihubungkan secara terpisah dengan sirkuit elektronik yang akan menghasilkan

tegang-an output pada waktu ytegang-ang sesegera mungkin sebtegang-anding de-ngan penjumlahan dua tegade-ngan sekaligus.

Bila suatu gelombang sinyal tiba dengan arah sudut '!)- ,

pada multiplier di A adalah V cos

W t.

Pada B, gelombang yang diterima harus menjalani jarak ekstra CB yang sarna dengan (

e

/2 sin.(7-) sehingga gelombang pada B tertunda dalam fase dengan sudut

'(1

E

=

n.f /

A

sin

-e-.

Akustik si-nyal pada B adalah P cos (Wt

-"it

E) dan dalam bentuk si-nyal listrik sebesar V cos (oot - it" E) .

direction of

arriving wave

wave-front

LOW-PASS FILTER

OR SMoarHER

ｌＭＭｬ｛］］＾＼ｾＳｾ］ｊｲＮﾷ［ＺＺＺＺｾＭｍｕｌｔｉｐｌ＠

IER

•

ＬＭｉ｟ｾＭｲＢＭＭＮＮＮｊ＠

t

OUTPUT SIGNAL

Garnbar 15. Sistem multiplicative signal processing (Sumber: Tucker, 1967)

(untuk besar gelombang akustik tetap) oleh karenanya

be-ragam sesuai

-e-

E' maksimum

=

0,5 bila -Q-E

=

0, dan mini-mum

=

0 bila ｾｅ＠

=

ｾＯＲ＠ radian. Variasi-variasi ini mem-bentuk respon langsung dari sistem multiplicative.

Dengan ES

3 , t ahap-tahap pengolahan sinyal secara

multiplicative terlihat seperti pada Gambar 16.

OELAY NETWORK

n/2 SECTIOUS nl2 SECTIONS

r-r-y-y----..,-, r - r - r - r - - - , - . mN6DUCER IN

L.,-t...,--'-;-'----'-;-' '-;--'-0'-;--'---'-;-' n Sf eTION S

DELAI LINE DELAY LINE

ｌｑｷﾷｲａＵｾ＠ fiLTER

TO AMrUFIERS

AND DISPLAY

fREQUENCY

CHANGtRS

Gambar 16. Tahap-tahap pengolahan sinyal secara

multiplicative (Sumber: Tucker, 1967)

Komponen delay line (setengah dari panjang yang

di-gunakan pada sistem non multiplicative) didi-gunakan untuk

menyapu pola arah (directional pattern) separuh bagian

transducer, sedang tambahan fase "delay network" telah

berada pada salah satu fase terdahulu dari bagian pola

[image:49.508.88.414.206.487.2]

"Low-Pass-Filter", setelah multiplier, diperlengkapi

dengan "cut-off frequency" cukup tinggi untuk meloloskan

sinyal pulsa naik dan meluruh dengan cepat dalam

mempro-duksi bentuk pulsa, yang secara normalnya

sekurang-kurang-nya 20 kali frekuensi tertinggi yang dibutuhkan untuk

me-lewatkan pulsa.

Akhir dari pemaruhan beamwidth yang dihasilkan oleh

sistem multiplicative ini, mampu meningkatkan resolusi

sudut (angular resolution).

3.4 Signal-to-Noise Ratio (SNR) dan

Signal-to-Reverbera-tion Ratio (SRR) pada ES 3

Noise biasanya dihubungkan dengan bagian dari latar

belakang (background) yang tidak diinginkan terhadap echo

sinyal target yang mesti dideteksi, yang mana timbul

bu-kan dari transmisi sonar itu sendiri; reverberasi

ada-lah hambur-balik umum energi akustik dari pulsa yang

di-pancarkan. Signal-to-noise ratio (mengukur kesanggupan

deteksi dari echo sinyal) dapat ditingkatkan dengan cara

meningkatkan peringkat daya (power level) pancaran;

na-mun SRR (biasanya dominan mengukur kesanggupan deteksi

beam yang hampir horisontal pada perairan dangkal) ｴｩ､｡ｬｾ＠

dapat ditingkatkan dengan cara ini, karena sinyal dan

re-verberasi secara bersamaan bergantung pada peringkat daya

yang dipancarkan.

Pada ES

3, energi yang dipancarkan disebarkan ke

Sehingga peringkat daya atau intensitas akustik pada sem-barang range, hanya lin kali yang akan diterima jika se-kiranya daya telah dipusatkan dalarn suatu beamwidth sem-pi t sarna dengan beamwidth penerima seperti pada non-scanning sonar. Penerimaan peringkat noise tentunya t i -dak dipengaruhi oleh scanning(seti-dak-tidalmya pada sis-tem ideal), sehingga SNR berkurang sebesar 10 log n dB, dinyatakan sebagai ratio daya, berkurang n kali; jika dalam ratio tegangan sebesar

Vn

kali. Narnun rate pe-ngumpulan data (data rate) meningkat dengan ratio n, dan

ini bukan saja merupakan kompensasi teoritis bagi ber-kurangnya SNR yang dapat disadari terlebih dahulu, juga

lebih dapat ditafsirkan. dan digrafikkan pada display. Pada SRR, dapat dilihat bahwa tidak ada perubahan peringkat daya per beamwidth mempengaruhi sinyal dan re-verberasi secara sarna. Kenyataan bahwa SNR berkurang de-ngan adanya scanning dapat diartikan bahwa SRR mungkin merupakan faktor dominan pada non-scanning sonar sebab peringkat noise berada di bawah peringkat reverberasi. Peringkat noise dapat melampaui peringkat reverberasi se-hingga SRR tidak lagi menjadi fal,tor dominan. Dalarn

4.1 Pengaruh Reverberasi Terhadap Ketepat an Pendeteksian

Pada survai akustik, kesalahan dapat timbul

disebab-kan variasi tingkah laku idisebab-kan, pola migrasi dan keadaan

alamo Keragaman tingkah laku memberikan pengaruh sangat

nyata pada pendugaan populasi ikan dengan met ode akustik

(MITSON, 1982; KJELL et al., 1982; VILHJ ALMSSON, 1982).

Walaupun sulit mengumpulkan informasi yang penting

ten-tang tingkah laku ikan, namun OLSEN et al. (1982)

berke-yakinan bahwa perbaikan pendugaan kelimpahan dengan

me-tode akustik akan sulit terlaksana tanpa bantuan in

for-masi ini.

Sewaktu ikan berada terlalu dekat dengan permukaan,

sulit dilakukan deteksi secara akustik (antara lain

kare-na adanya reverberasi). Sebagian reverberasi ini

menu-tupi sinyal akustik sehingga menyulitkan, kadang tidak

memungkinkan penerimaan sinyal.

Penutupan sinyal ini terjadi jika besarnya

penerima-an sinyal echo lebih kecil daripada peringkat reverberasi

pada waktu dan j arak tertentu. Sinyal reverberasi akan

diterima jika saat tiba reverberasi telah berada di bawah

peringkat sinyal echo.

Perlu diingat bahwa intensitas sinyal pantulan

ada-lah berbanding langsung dengan daya yang dipancarkan.

sehingga reverberasi tidak dapat dikurangi dengan pening-katan daya. Penurunan pemancaran daya akan mengurangi peringkat reverberasi, konsekuensinya, terjadi

pengurang-an rpengurang-ange dalam mendeteksi kelompok atau individu ikpengurang-an. Sehingga variasi daya yang dipancarkan tidak dapat mere-duksi peringkat reverberasi relatif terhadap sinyal echo ikan .

Untuk mengatasi kesulitan yang ditimbulkan akibat reverberasi, maka perlu diketahui beberapa parameter fi-sik yang dapat mengontrol secara tidal, langsung perilaku reverberasi. Parameter tersebut antara lain: pulse dura-tion, {, , yang menentukan seberapa dekat. sistem dengan batas dasar laut agar efektif, dan geometri beam yang me-ngontrol volume sampel per radiasi (oleh KALIKHMAN and TESLES, (1982) parameter ini dimaksudkan sebagai efektif beam akustik yakni solid angle dan volume yang berada

da-lam sudut ini).

Pada pendeteksian dekat dasar perairan, pengaruh geometri beam dapat digambarkan dengan memperhatikan luas

Indefinite Dead Zone (IDZ)

Definite Dead Zone

(DDZ)

c G/2

Gambar 17. Dead zone yang terbagi atas dua bagian (Sumber: Mitson, 1982)

Luasnya volume dead zone ini, dengan menganggap beam ber-bentuk kerucut, dapat dinyatakan sebagai berikut:

Volume dead zone

=

Volume frustrum - Volume cap V frustrum

=

1t /3

I(

d-c 1:. /2)( 1-cos

.fT

/2 )+c

ｾ＠

/2]

[(2d tan

ｾＯＲＩＲＫＨＲＨ､Ｍｃ＠

(, /2) tan .1;]-/2)2 +

(2d tan f) /2)(2(d-cG /2) tanV/2)]

V

=

11:/3 [(d-cG/2)(1-COS1r/2)]2[3(d-C(,/2) cap

(d-c

C.

/2) (l-cos

-e-

/2)] [image:54.507.69.429.66.286.2]

Penggunaan wide beam, misalnya 30°, dan narrow beam, 1°, dan pada kedalaman perairan 100 meter, c sebesar

1500 meter/detik, dan c" 1,0 mdetik, pada luas liputan area yang sarna akan menghasilkan dead zone masing-masing

3 3

sebesar 8959,45 m dan 2115,15 m

transducer

r ｾ＠ ...

ith

-IT;'

ｾ＠

...

ｾｾ＠ -&7z ｾｨ＠

ｾ＠ z

ｾ＠

j.J

I'

Z

r-

Io-II

/\

/1

1\

d

/

\\

ＱＯｾｾｲＭＭ

_vvf\

[lr-

---

1--- - ---

--

--C¥2

1\

' , : ' , ' ,', :. ",', : " : '.' ... 1,,' ••• ', ｾ＠ ::..-:.'" .:. ',.:.:.'," ".". ", "': -: : :',:.: ,": :' ... ,' ... ｾ＠ : ••••• :,.:"::.,,.::,-••• ｾＮ＠ ｾＮＺ＠ .. : •. : : •• ;.-: .••• :':. A:.

[image:55.505.99.459.176.549.2]

4.2 Pengaruh Narrow Beam Terhadap Reverberasi

Salah satu pembatas utama dalam pendeteksian kelom-pok ikan adalah reverberasi. Efektif target strength beamwidth yang lebih tinggi ketimbang target strength ikan mampu menghilangkan echo ikan pada daerah dimana ikan dan dasar berada pada selang range yang sarna. Ke-mungkinan yang dapat dilakukan adalah penggunaan beam yang demikian sempit, sehingga efektif target strength dasar lebih kecil dari ikan.

Reverberasi mungkin saja tidak terdiri dari penjum-lahan acak dari echo-echo yang sangat kecil seperti yang berasal dari butir-butir pasir atau kerikil, namun dapat berasal dari satu atau dua echo dominan dari batu besar

atau ridge kecil. Dalam hal ini, pantulan atau hamburan balik tidak hanya merupakan suatu daerah berbutir-butir terhadap titik tunggal echo-echo ikan melainkan mungkin terdiri dari sejumlah echo titik tunggal dari batu-batu besar yang al,an dapat dibedakan dari echo ikan. Sehingga pen ggun aan narrow beam dapat diharapkan berfungsi dengan baik dalam pendeteksian ikan demersal.

Pada sistem ES

3 , narrow beam akan berfungsi lebih baik lagi dengan di gun al, ann ya teknik scanning yang sangat

Penggunaan narrow beam selain akan mempertajam atau meningkatkan resolusi, juga akan meningkatkan ratio ikan terhadap latar belakang reverberasi dasar atau permull:aan membentuk latar belakang pada range yang sama. Latar

Telah diuraikan dengan cukup terperinci tentang kon-sep-konsep pendugaan, teori reverberasi, dan ES

3 dengan narrow beam receivernya, serta pengaruhnya satu sarna lain. Konsep-konsep dasar pendugaan yang berisi persamaan dan met ode-met ode pengukuran sistem akustik perlu diketahui sebelum melakukan survai akustik. Uraian tentang rever-berasi menyadarkan kita al,an hal-hal yang perlu menjadi perhatian sewal{tu akan melal{sanal{an survai akustik. Dan ES

3 menggambarkan apa dan bagaimana peralatan ini mende-teksi kelompok atau individu ikan.

Dari hasil uraian-uraian terse but , penulis berpenda-pat ada beberapa hal yang berpenda-patut dikemukakan sebagai al,hir dari penutup tulis.an ini.

Bahwa reverberasi akan selalu menjadi faktor pemba-tas dalam suatu pendeteksian atau pendugaan kelimpahan stok ikan. Hal ini dikarenakan tidak dimungkinkannya menghilangkan seluruh pengaruh reverberasi. Kita hanya dapat berusaha menguranginya ke peringkat yang lebih ren-dah seperti penggunaan narrow beam.

Penggunaan narrow beam akan mereduksi reverberasi ke peringkat yang lebih rendah. Dengan narrow beam, ra-tio ikan terhadap rara-tio latar belakang yang timbul dari volume reverberasi berada pada peringkat yang sangat ren-dah.

Cukup beralasan kiranya untuk bersikap optimis men-dapatkan hasil dugaan yang mendekati nilai sebenarnya,

jika ES

AZHAZHA, V. G. and SHISHKOVA, E. V. 1967. Fish lication by hydroacoustic devices. Israel Program for ｓ｣ｩ･ｮｾ＠

tific Translation Ltd. Jerussalem. 114p.

BURCZYNSKI, J. systems for

Pap. (191)

1982. Introduction to the

estimating fish biomass. Rev. 1:89p.

use of sonar FAO fish. Tech.

CARUTHERS, J. W. 1977. Fundamental of

Elsevier oceanography series: 18. fic Publishing Company, New York.

marine acoustics. Elsevier

Scienti-CLAY, C. S. and MEDWIN, H. 1977. Acoustical oceanography:

principles and application. A Wiley-Inter Science,

John Wiley and Son, New York. 366p.

CSIRO. 1980. Report 123. p.33. In Castle, M. J. (ed.). Proceeding of the AustralasiMWorkshop on the Use

of Underwater Acoustic in Biological Oceanography. Australia Div. Fish. Oceanography.

CUSHING, D. 1973. The detection of fish. Pergamon Press, Oxford.

1979. Fisheries resources of the sea and their management. ELBS edition 1st published, Oxford University Press, Oxford.

GRIFFTHS, W. R., et al. (ed.). 1973. Signal processing.

Proceeding ｯｾａｾａｔｏ＠ advance study institute on

sig-nal processing with particular reference to

under-water acoustic. Academic Press.

JOHANNESSON, K. A. and MEDWIN, H. tic. A practical manual for tion. FAO Fish. Tech. Pap.

1983. Fisheries

acous-aquatic biomass estima-(240) :249p.

KJELL, O. et al. 1982. Observed fish reaction to a sur-veying vessel with special reference to herring, cod, and capelin and polar cod. p.131-138. In NAKKEN, O. and VENEMA, S. C., (ed). Symposium on fisheries acoustic. Selected papers of the ICES/FAO Symposium on fisheries acoustic.

LAO, T. R. 1983. Sonar: An overview of application. p. 18-19. Fisheries Today, vol. V no 1 June 1983.

MARGETT, A. R. 1972. Sector scanning sonar

serving deep-sea trawling. p.137-140.

SON (ed). Fishing Gear of the World 3. News (Books) Ltd. London.

used for ob-In KRISTJON-Fishing

11ATHISEN, O. A., et al. 1982. Hydroacoustic indices as input to dynamiC-management system of fish stock. p.223-231. In NAKKEN, O. and VENEMA, S. C. (ed).

Symposium ｯｮｾｩｳｨ･ｲｩ･ｳ＠ acoustic. Selected papers of

the ICES/FAO Symposium on fisheries acoustic.

MITSON, R. B. 1982. Acoustic detection and estimation of fish near the sea-bed and surface. p.27-34. In

NAKKEN, O. and VENEMA, S. C. (ed). Symposium on fisheries acoustic. Selected papers of the ICES/FAO Symposium of fisheries acoustic.

NARROWI. 1981. Suatu studi tentang pengkajian stok ikan

dan penyebarannya dengan menggunakan echo-integrator (kasus perairan Selat Makassar dan Laut Sulawesi). Fakultas Perikanan, Institut Pertanian Bogor, Bogor. (t idak dipublikasikan)

NISHIMURA, et al. 1967. Development of echo counting for estimating fish stock in Japan. p.99-103. In KRISTJONSON (ed). Fishing Gear of the World 3. Fish-ing News (Books) Ltd. London.

PASARIBU, B. P. 1982. Study

strength of fish model. School of Marine Science versity, Japan.

on the acoustic target Dissertation, Graduate

and Technology, Tokio

Uni-SAETERSDAL, G. et al. 1982. Some observation of

frequen-cy dependent backscattering strength. p.150-156. In

NAKKEN, O. and VENEMA, S. C. (ed). Symposium on fish-eries acoustic. Selected papers of the ICES/FAO Sym-posium on fisheries acoustic.

sumAD.

1968. Measuring target strength and

backscatter-ing strength. SIMRAD Bulletin no. 5. Simonsen

&

Mustad A. S. Norway.

STEPNOWSKI, A. and BURCZYNSKI, J. 1981. The analysis of the calibration constant in the hydroacoustic system of fish abundance estimation. In SUOMALA, J. B.

TUCKER, G. D. 1967. Sonar in fisheries a forward lock. Fishing News (Books) Ltd. London. 136p.

TUCKER, G. D. and WE LSBY , V. G. 1964. Sector scanning

sonar for fisheries purpose. p.367-370. In

KRIS-TJONSON (ed). Fishing Gear of the World 2-.- Fishing News (Books) Ltd., London.

SUHENDAR, I. S. 1983. Suatu studi tentang aplikasi echo-integrator dalam eksplorasi dan estimasi stok ikan di perairan Kepulauan Anambas dan Kepulauan Natuna-Laut Cina Selatan. Fakultas Perikanan, Institut Per-tanian Bogar, Bogor. (tidal, dipublikasikan).

SUOMALA, J. B. and LOZOW, J. B. 1981. Hydroacoustics in fisheries biomass estimation. p. 9-22. In SU01IALA, J. B. (ed). Meeting on hydroacoustical methods for the estimation of marine fish population II: cons-tributed papers, discussion and comment. The Char-les Stark Draper Lab., Inc. Cambridge, Mass. USA.

VILHJALMSSON, H. 1982. Acoustic abundance estimation of

the Icelandic stock of capelin 1978-1982. p.208-216. In NAKKEN, O. and VENEMA, S. C. (ed). Symposium on fisheries acoustic. Selected papers of the ICES/FAO Symposium on fisheries acoustic.

VILLANUVEA, R. 1966. The Peruvian eureka programme of rapid acoustic survey. p. 20-25. In KRIST JONSON (ed). Fishing Gear of the World 3. Fishing News (Books)

Ltd. London.

VINCENTIUS, P. S. 1980. Suatu pendugaan stok ikan

pe-lagis di perairan Jawa Barat bagian selatan dan di

perairan Selat Bali. Fakultas Perikanan, Institut

Pertanian Bogar. (tidak dipublikasikan).

VOROBYOV, et al. 1981. Calibration of hydroacoustic fish

searchinginstrument. Determination of the constant

Co. In SUOMALA, J. B. (ed). Meeting on hydroacous-tical-methods for the estimation of marine fish popu-lation II: contributed papers, discussion and comment. The ｃｨｾｲＱＳｳ＠ Stark Draper Lab., Inc., Cambridge, Mass. USA.

YUDANOV, K. I. and KALIKHMAN, I. L. 1982. Sound scatter-ing by marine animal. In SUOMALA, J. B. (ed). Meet-ing on hydroacoustical .methods for the estimation of marine fish population II: contributed papers,

Penulis dilahirkan di Palopo (Sulawesi Selatan),

pa-da tanggal 10 April 1961 pa-dari ayah bernama A. Muis Ismail

dan ibu Sinar.

Di kota Ujungpandang penulis menyelesaikan

pendidik-an dasar di Selwlah Dasar Negeri 23 pada tahun 1972,

kolah Menengah Pertama Negeri I pada tahun 1975, dan

Se-kolah Menengah At as Negeri II pada t ahun 1979.

Pada tahun 1979 - 1980 atas beasiswa AFS

Internatio-nal Intercultural Programs, penulis mengikuti "student

exchange programme" ke Amerika Serikat.

Penulis mulai belajar di Institut Pertanian Bogor

tahun 1980 dan kemudian memilih Falmltas Perikanan

Jurus-an PemJurus-anfaatJurus-an Sumberdaya PerikJurus-anJurus-an. Penulis dinyatakan

lulus dari Fakultas Perikanan IPB dalam sidang ujian

Lampiran 1. Daftar Istilah

- absorption loss: hilangnya daya gelombang akustik aki-bat pengaruh temperatur dan frekuensi (Satuan: dB). - acoustic equation (persamaan akustik): persamaan yang

dapat menggambarkan penampilan dari suatu sistem akustik (sistem sonar).

- ambient noise: suara-suara yang ditimbulkan oleh ge-lombang laut dan hewan-hewan akuatik.

- amplifier: alat yang meningkatkan ukuran (besar) sinyal. - amplitude: ulmran (besarnya) sinyal.

- angular resolution: besarnya sudut yang memisahkan

an-tara dua target (satuan: deraj at).

- attenuation: reduksi daya akustik yang disebabkan oleh sperical spreading dan absorpsi gelombang (satuan: dB /km).

- backscattering (penghamburbalikkan): besarnya daya akustik yang dihamburkan (scattered) oleh target ke arah transducer pemancar.

- backscattering layer: lapisan biomass yan