MODUL
SONIC VIEWER
Jeremia Bonifasius Manurung, Rachel Sinondang, Asep Sofyan, Imam Abdulrahman, Nurama Julia, Mutadayyin Almudzaki
10212058, 10212, 10212, 1021, 10212,10212
Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia Email : jeremiabm@s.itb.ac.id
Asisten : Tommy Ikhlasul Amal/10211095 Tanggal Parktikum : 04-04-2015
Abstrak
Metoda sonic viewer merupakan salah satu metoda yang digunakan dalam industri terutama industri minyak dan gas. Metoda ini memanfaatkan prinsip dari gelombang elastik. Parameter-parameter elsatik dari setiap bahan atau sampel ada banyak diantaranya, modulus young, modulus bulk, modulus geser, poisson ratio, dan konstanta lame. Parameter-parameter ini bisa kita gunakan untuk mendapatkan jenis batuan beserta porositas batuan untuk menentukan prospek suatu lapangan. Pada praktikum ini gelombang yang didapat dari listrik akan diubah menjadi gelombang mekanik dan dirambatkan pada sampel. Waktu perambatan akan didapatkan dan ditampilkan pada layar osilator. Waktu ini yang akan kita gunakan untuk mendapatkan kecepatan gelombang p (Vp) dan kecepatan gelombang s (Vs). Kecepatan gelombang inilah yang digunakan untuk menentukan parameter-parameter elsatik batuan sehingga kita bisa mendapatkan kesimpulan jenis batuanya.
Kata Kunci : Gelombang Elastik, Konstanta Lame, Modulus Bulk, Modulus Puntir, Modulus Young, Poisson Ratio
I.Pendahuluan
Pada praktikum kali ini kita akan mencari parameter-parameter elastik dari lima sampel batuan. Parameter-parameter tersebut diantara lain adalah modulus geser, modulus bulk, poisson ratio, modulus young, dan konstanta lame.
Parameter ini merupakan karakteristik batuan yang bisa kita gunakan untuk menentukan jenis batuan sampel.
Modulus young adalah perbandingan antara tekanan normal bidang suatu benda terhadap perpanjangan lateralnya. Modulus Bulk adalah perbandinggan tekanan yang bekerja secara aksial dengan perubahan dimensi volumenya. Modulus geser adalah rasio antara tegangan geser dan regangan
geser. Sementara Poisson ratio adalah perbandingan antara perpajangan aksial dan perpanjangan lateral. Secara sederhana gambarnya adalah sebagai berikut :
Gambar 1. Ilustrasi modulus young
𝐸 =𝜎11 𝑙11
Gambar 2. Ilustrasi modulus bulk 𝐾 =𝑃
∆
Gambar 3. Ilustrasi modulus geser 𝐺 = 𝜎𝑖𝑗
𝑙2𝑖𝑗
Gambar 4. Ilustrasi poisson ratio 𝛾 = −𝑙22
𝑙11
Prinsip kerja dari alat sonic viewer yang akan kita gunakan dalam praktikum kali ini adalah dengan prinsip gelombang elastik.
Ada gelombang yang dirambatkan pada sampel, lalu alat akan menunjukkan waktu tempuh gelombang. Waktu tempuh ini yang akan kita gunakan untuk menentukan kecepatan gelombang geser dan gelombang tekan yang mana nilainya akan kita pakai untuk menentukan parameter-parameter elastik.
Gambar 5. Konfigurasi alat dan bahan
Gambar 6. Alur prinsip kerja alat II. Metode Percobaan
Sebelum memulai percobaan kita menyusun konfigurasi alat. Kita susun osiloskop catu daya dan transducer. Kita kalibrasi dulu osiloskopnya agar grafik lebih
enak untuk dilihat.
Kita akan menguji lima sampel berbeda jenis. Sampel ditaruh di antara transducer. Pertama kita coba dengan frekuensi 62,5 hz. Setelah itu transducer ditambah tekananya di atas. Lalu transducer dibalik, yang awalnya di atas jadi di bawah, yang awalny di bawah jadi di atas. Setelah dibalik, balikkan lagi transducer ke keadaan semula. Setelah itu lakukan variasi frekuensi yaitu 125 dan 250 hz. Catat semua waktu yang tertera pada setiap percobaan. Selain mencatat
waktu, catat juga dimensi ruang dari sampel seperti panjang, tinggi, lebar, dan atau diameter.
III. Data dan Pengolahan
Berikut ini adalah informasi data mengenai dimensi tiap sampel. Sampel 1 sampai 4 merupakan sampel batuan. Sampel 5 merupakan kayu.
Tabel 1. Karakter dimensi ruang sampel Samp el p (m) l (m) t(m) r (m) m (kg) ρ (kg/m^3) 1 0,07 0,027 0,47 2933,207 2 0,097 0,031 0,805 2750,243 3 0,053 0,03 0,31 2069,73 4 0,075 0,031 0,545 2408,143 5 0,07 0,04 0,06 0,06 364,0335
Setelah melaksanakan percobaan, berikut ini data yang didapat mengenai waktu tempuh gelombang s dan gelombang p tiap sampel dan tiap kondisi percobaan.
Sampel f (Hz) t norma l (μs) t dibali k (μs) t diteka n (μs) 1 s 62, 5 36 40 36 125 42,4 250 42,4 p 62, 5 25,6 41,6 26,4 125 37,6 250 38,4 2 s 62, 5 44,8 44 44,8 125 40 250 38 p 62, 5 33,6 46,4 30,4 125 35,2 250 37,6 3 s 62, 5 46 54 46 125 50 250 52 p 62, 5 40 45,6 44 125 48,8 250 48 4 s 62, 5 44 46 44 125 46 250 47,2 p 62, 5 50 44 42 125 64 250 52 5 s 62, 5 100 54 98 125 54 250 50 p 62, 5 34 31,2 26 125 24,8 250 24 IV. Pembahasan
Metode sonic viewer memanfaatkan prinsip-prinsip gelombang elastik. Gelombang elastik memiliki kecepatan tertentu. Kecepatan ini dipengaruhi oleh beberapa parameter elastik. Parameter tersebut adalah modulus young, modulus geser, modulus bulk, poisson ratio, dan konstanta lame. Dengan mengetahui kecepantan rambat gelombang pada sampel kita bisa tau parameter-parameter elastik dari sampel. Pada sonic viewer, benda akan dialirkan suatu gelombang. Informasi yang didapat adalah waktu tempuh gelombang dalam sampel. Sinyal listrik dialirkan dari osiloskop lalu dibagi oleh divider ke rangkaian delay dan trigger dan rangkaian pembangkit pulsa. Sinyal listrik lalu akan menyapu jejak horizontal pada layar osiloskop. Sinyal listrik yang menuju ke arah rangkaian pembangkit pulsa akan menuju transmitter lalu akan diubah oleh transducer piezoelektrik menjadi
sinyal mekanik. Sinyal mekanik ini kemudian dirambatkan pada sampel batuan sebagai gelombang elastik. Lalu gelombang ini akan diterima sebagai gelombang listrik pada transducer receiver. Waktu tempuh gelombang dari transducer pizoelektrik menuju transducer
receiver akan didapatkan.
Dengan melihat tabel 2, kita bisa simpulkan bahwa semakin tinggi frekuensi, semakin lama waktu yang ditempuh gelombang untuk menjalar pada sampel. Meskipun ada beberapa anomali pada sampel 2 gelombang s dan sampel 5 gelombang s dan p. Sebenarnya hal ini tidak sesuai dengan prinsip gelombang yaitu bahwa bila frekuensi meningkat, kecepatan gelombang akan meningkat sehingga waktu tempuhnya lebih kecil.
Pada saat ditekan, umumnya tidak akan berubah. Tekanan memang tidak berpengaruh terhadap cepat rambat gelombang. Tekanan hanya akan menjadi variabel yang bisa digunakan untuk menentukan beberapa parameter elastik. Bila dibalik transducer transmitter dan receiver terdapat sedikit perubahan cepat rambat. Mungkin ini karena adanya perubahan
besar cepat gelombang.
Faktor-faktor yang memengaruhi pengukuran ada banyak diantaranya:
1. Ketelitian pengukur
Ketelitian subjek pengukur dalam membaca nilai yang diukur memengaruhi ketepatan pengukuran. Kecakapan subjek dalam mengambil keputusan untuk menentukan nilai waktu yang tepat ketika ada noise yang banyak, ketepatan penglihatan, dan ketepatan mengatur konfigurasi merupakan hal-hal yang ditentukan oleh subjek pengukur
ketika pengukuran
2. Objek pengukuran
Objek pengukuran disini maksudnya adalah karakteristik sampel. Karakteristik ini adalah ukuran dimensional seperti volume dan juga massa.
3. Frekuensi
Frekuensi yang diberikan oleh alat berpengaruh terhadap pengukuran. Salah satu kegunaan paling umum sonic viewer dalam indu stri adalah dalam industri migas. Sonic viewer bisa digunakan untuk menentukan porositas dari suatu batuan dan juga jenis batuan itu sendiri. Informasi ini bermanfaat untuk menentukan prospek lapangan migas seperti apa jenis cadangan fluida yang terdapat di bawah tanah dan berapa banyak cadangan itu. Untuk medium yang sama Vp lebih besar dibanding dengan Vs. Ini bisa kita lihat dari persamaan Vp dan Vs itu sendiri. Vp=√𝜆+2𝐺𝑝
Vs=√𝐺𝑝
Dari persamaan ini terlihat bahwa Vp akan lebih besar karena di dalam akar terdapat dua kali G dibanding Vs yang hanya satu dan juga ada penambahan 𝜆 atau konstanta lame. Dari data, kurang jelas batuanya jenis apa.
V.Kesimpulan
Parameter parameter fisis seperti konstanta lame, modulus young, modulus buk, modulus geser dan poisson ratio bisa dilihat
pada tabel lampiran.
VI.Pustaka
[1] Askeland, Donald R.; Phulé, Pradeep P. (2006). The science and engineering of materials (ed. 5th). Cengage Learning. hlm. 198
sampl e f (Hz ) t norm al (μs) t dibali k (μs) t diteka n (μs) v (m/s) Φ G(kg/ms^ 2) λ (kg/ms^ 2) γ E (kg/ms^ 2) K 1 s 62, 5 36 40 36 1944,4 4 1,1E+10 -2,49E+0 8 -0,011 2,2E+10 7,92E+1 9 125 42,4 1650,9 4 8E+09 -5,82E+0 9 -1,341 -5E+09 -3,9E+18 250 42,4 1650,9 4 8E+09 -6,24E+0 9 -1,781 -1E+10 -7,3E+18 p 62, 5 25,6 41,6 26 2734,3 8 0,06 6 125 37,6 1861,7 0,12 9 250 38,4 1822,9 2 0,13 3 2 s 62, 5 44,8 44 45 2165,1 8 1,3E+10 -2,87E+0 9 -0,143 2,2E+10 7,39E+1 9 125 40 2425 1,6E+10 -1,15E+1 0 -1,216 -7E+09 -1,1E+19 250 38 2552,6 3 1,8E+10 -1,75E+1 0 -22,88 -8E+11 -1E+20 p 62, 5 33,6 46,4 30 2886,9 0,05 9 125 35,2 2755,6 8 0,06 5 250 37,6 2579,7 9 0,07 4 3 s 62, 5 46 54 46 1152,1 7 2,7E+09 -1,86E+0 9 -1,05 -3E+08 -8,2E+16 125 50 1060 2,3E+09 -2,21E+0 9 -9,543 -4E+10 -1,5E+18 250 52 1019,2 3 2,2E+09 -1,78E+0 9 -2,38 -6E+09 -7,4E+17 p 62, 5 40 45,6 44 1325 0,20 7 125 48,8 1086,0 7 0,26 8 250 48 1104,1 7 0,26 2 4 s 62, 5 44 46 44 1704,5 5 7E+09 -8,58E+0 9 2,716 3 5,2E+10 -2,7E+19 125 46 1630,4 3 6,4E+09 -9,5E+09 1,534 3 3,2E+10 -3,3E+19 250 47,2 1588,9 8 6,1E+09 -7,15E+0 3,339 4 5,3E+10 -1,9E+19
9 p 62, 5 50 44 42 1500 0,17 6 125 64 1171,8 8 0,24 3 250 52 1442,3 1 0,18 5 5 s 62, 5 100 54 98 600 1,3E+08 8,72E+0 8 0,434 6 3,8E+08 1,26E+1 7 125 54 1111,1 1 4,5E+08 1,23E+0 9 0,366 4 1,2E+09 6,88E+1 7 250 50 1200 5,2E+08 1,23E+0 9 0,350 3 1,4E+09 8,26E+1 7 p 62, 5 34 31,2 26 1764,7 1 0,13 9 125 24,8 2419,3 5 0,08 4 250 24 2500 0,07 9
