6 ANALISIS DAN PEMBAHASAN

(1)

6 ANALISIS DAN PEMBAHASAN

6.1 Analisis Simulasi Perubahan Fase

6.1.1 Spektrum gerakan ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm

Untuk memperoleh spektrum frekuensi dari gelombang ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm dengan amplitude dalam satuan dB, dilakukan dengan cara yang dijelaskan pada Subbab 3.3 metodologi melalui Gambar 32. Gambar spektrum untuk percobaan 1 ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm dapat dilihat pada Gambar 114 Dalam bentuk tabel, amplitude dalam satuan dB dari spektrum gerakan ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm untuk 5 (lima) percobaan dapat dilihat pada Tabel 16.

Gambar 114. Spektrum frekuensi gelombang perubahan fase gerakan ikan- ikanan berukuran 20 x 25 cm dari percobaan 1.

Frekuensi (Hz)

(2)

Tabel 16. Besar amplitude spektrum dari 5 (lima) percobaan ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm dalam dB

No Frekuensi (Hz)

percobaan 1

percobaan 2

percobaan 3

percobaan 4

percobaan 5 1 0,00 -2.27E+01 -2.39E+01 -2.14E+01 -2.22E+01 -1.04E+01 2 21,53 -2.05E+01 -1.77E+01 -1.84E+01 -2.24E+01 -1.49E+01 3 43,07 -1.59E+01 -1.36E+01 -1.63E+01 -1.96E+01 -1.26E+01 4 64,60 -2.63E+01 -2.63E+01 -2.34E+01 -2.57E+01 -2.27E+01 5 86,13 -3.54E+01 -3.53E+01 -3.03E+01 -3.50E+01 -2.95E+01 6 107,67 -3.62E+01 -3.61E+01 -3.07E+01 -3.62E+01 -3.01E+01 7 129,20 -2.92E+01 -2.91E+01 -2.58E+01 -3.02E+01 -2.48E+01 8 150,73 -1.48E+01 -1.30E+01 -1.82E+01 -1.49E+01 -1.06E+01

Dari spektrum pada Gambar 114 dapat dilihat frekuensi yang dominan berada pada frekuensi 0 Hz sampai dengan 160 Hz dengan batas pengamatan 40 dB, sehingga dalam pembahasan ini pengamatan dilakukan maksimum sampai frekuensi 190 Hz. Hal tersebut berarti frekuensi range gelombang perubahan fase gerakan ikan-ikanan berkisar 20 sampai sekitar 160 Hz. Untuk membandingkan spektrum dari kelima percobaan tersebut agar dapat jelas dilihat perbedaannya, digunakan amplitude dalam skala linear yang dinormalisir dimana nilai amplitude terbesar adalah 1 (satu) yang dapat dilihat pada Tabel 17. Tabel tersebut diperoleh dari hasil olahan MS Excel berdasarkan bilangan ASCII suatu amplitude spektrum gelombang perubahan fase hasil uji coba hasil olahan FFT dengan menggunakan perangkat lunak wavelab. Selanjutnya besarnya amplitude tersebut dikonversi ke skala linear yang dinormalisir.

Tabel 17. Amplitude spektrum gerakan ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm dalam skala linear yang dinormalisir

No. Frekuensi (Hz)

percobaan 1

percobaan 2

percobaan 3

percobaan 4

percobaan 5 1 0,00 0.04 0.06 0.03 0.04 0.00 2 21,53 0.03 0.01 0.02 0.04 0.01 3 43,07 0.01 0.01 0.01 0.02 0.00 4 64,60 0.10 0.10 0.05 0.09 0.04 5 86,13 0.82 0.81 0.26 0.77 0.21 6 107,67 0.99 0.99 0.28 1.00 0.25 7 129,20 0.20 0.20 0.09 0.25 0.07 8 150,73 0.01 0.00 0.02 0.01 0.00 Dari data pada Tabel 17 tersebut diatas, diperoleh perbandingan spektrum frekuensi dalam bentuk puncak kemiringan (envelope) dari kelima hasil percobaan

(3)

untuk ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm yang dapat dilihat pada Gambar 115. Dari gambar tersebut dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum percobaan 1 (satu) sampai ke percobaan 4 (empat) mendekati sejajar, kecuali garis kemiringan puncak spektrum percobaan kelima membentuk sudut 30⁰ akibat posisi ikan- ikanan mulai berubah.

Perbandingan spektrum 5 percobaan ikan-ikanan berbadan lebar

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

0,00 21,53

43,07 64,60

86,13 107,67

129,20 150,73 Frekuensi (Hz)

Amplitude (skala norm)

perc 1 perc 2 perc 3 perc 4 perc 5

Gambar 115. Spektrum gerakan ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm.

6.1.2 Perbandingan spektrum ikan-ikanan berukuran 30 cm

Dengan cara yang sama seperti pada percobaan ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm, perbandingan spektrum frekuensi dari ikan-ikanan berukuran 30 cm untuk 5 (lima) percobaan dapat dilihat pada Gambar 116, yang diperoleh berdasarkan bentuk gelombang perubahan fase gerakan ikan-ikanan berukuran 30 cm yang sebagian terdapat pada Gambar 81.

Pada gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum percobaan saling sejajar hanya pada percobaan 2 (dua) dan 3 (tiga). sedangkan percobaan 1 (satu) membentuk sudut sebesar 30 ⁰ dengan spektrum pada percobaan 2 (dua).

Demikian pula spektrum percobaan 3 (tiga) membentuk sudut 40⁰ dengan spektrum percobaan 2 (dua). Hal ini disebabkan pada percobaan 2 (dua) dan percobaan 4 (empat) posisi ikan-ikanan berubah akibat bentuknya yang panjang sehingga mudah dibelokkan oleh arus air. Demikian pula beberapa ikan-ikanan pada akhir percobaan posisinya tidak lagi sejajar.

30⁰

(4)

Perbandingan spektrum 4 percobaan ikan-ikanan panjang

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

53,83 64,60

75,37 86,13

96,90 107,67

118,43 129,20

139,97 150,73 Frekuensi (Hz)

Amplitude (skala norm) Perc 1

Perc 2 Perc 3 Perc 4

Gambar 116. Spektrum ikan-ikanan berukuran 30 cm.

6.1.3 Perbandingan spektrum ikan-ikanan berukuran 10 cm

Berdasarkan bentuk gelombang perubahan fase gerakan ikan-ikanan berukuran 10 cm yang sebagian terdapat pada Gambar 85, diperoleh spektrum gerakan ikan-ikanan berukuran 10 cm untuk 4 (empat) percobaan yang dapat dilihat pada Gambar 117.

Perbandingan spektrum ikan-ikanan kecil untuk 4 percobaan

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

0,00 21,53

43,07 64,60

86,13 107,67

129,20 150,73 Frekuensi (Hz)

Amplitude (skala norm)

perc 1 perc 2 perc 3 perc 4

Gambar 117. Spektrum gerakan ikan-ikanan berukuran 10 cm.

(5)

Pada gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum setiap percobaan saling sejajar yang berarti spektrum untuk semua percobaan ikan ikanan berukuran 10 cm bentuknya sama.

6.1.4 Perbandingan spektrum ikan-ikanan dengan permukaan tripleks dan karet Spektrum frekuensi dalam bentuk garis puncak ikan-ikanan dengan permukaan tripleks dan permukaan dari karet masing-masing untuk dua percobaan dapat dilihat pada Gambar 118.

Pada gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum dua percobaan ikan-ikanan dengan permukaan dari tripleks maupun dari karet masing- masing saling sejajar. Tetapi kemiringan garis puncak spektrum permukaan karet dengan permukaan dari tripleks membentuk sudut 33⁰, yang berarti deteksi ikan- ikanan dari perbedaan jenis bahan permukaannya dapat saling diidentifikasikan.

Perbandingan spektrum untuk ikan- ikanan lebar bahan karet & tripleks

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

0,00 21,53

43,07 64,60

86,13 107,67

129,20 150,73 Frekuensi (Hz)

karet 1 karet 2 tripleks 1 tripleks 2

Gambar 118. Spektrum gerakan ikan-ikanan dengan permukaan dari tripleks dan karet.

33⁰

(6)

6.1.5 Perbandingan spektrum ikan-ikanan dengan bentuk permukaan rata dan permukaan cembung

Spektrum frekuensi ikan-ikanan dengan bentuk permukaan rata dan bentuk permukaan cembung masing-masing untuk dua percobaan dapat dilihat pada Gambar 119.

Perbandingan spektrum ikan-ikanan permukaan cembung & rata

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

43,07 53,83

64,60 75,37

86,13 96,90

107 ,67

118 ,43

129,20 139,97

150 ,73 Fre kue nsi (Hz)

rata cembung1 cembung2

Gambar 119. Spektrum gerakan ikan-ikanan dengan permukaan rata dan cembung.

Pada gambar dapat dilihat garis garis kemiringan puncak spektrum semua percobaan saling sejajar, berarti dengan mendeteksi perubahan fase untuk ikan- ikanan berukuran kecil tidak dapat membedakan bentuk permukaannya. Hal terebut karena tinggi badan ikan-ikanan 2 cm (cembungnya kearah vertikal) lebih kecil dari panjang gelombang minimum 7.5 cm untuk 200 kHz sehingga perubahan bentuk permukaannya tidak dapat terdeteksi.

6.1.6 Perbandingan spektrum ikan-ikanan untuk 3 (tiga) lapis frame

Spektrum frekuensi ikan-ikanan untuk satu lapis, dua lapis dengan jarak 5 cm dan dua lapis dengan jarak 10 cm frame masing-masing dapat dilihat pada Gambar 120.

Dari gambar, garis kemiringan puncak spektrum lapisan kedua dengan jarak 5 cm terhadap spektrum 1 (satu) lapis membentuk sudut 16⁰ dan garis kemiringan puncak spektrum lapisan kedua dengan jarak 10 cm terhadap garis

(7)

kemiringan puncak spektrum 1 (satu) lapis saling membentuk sudut 25⁰. Dari sini dapat disimpulkan makin jauh jaraknya makin besar perbedaannya. Disamping itu pula dengan mendeteksi perubahan fase dapat membedakan banyaknya lapisan dan jarak antar lapisan.

Perbandingan spektrum ikan-ikanan untuk berbagai lapis

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

53,83 64,6 0

75,37 86,13 96,90 107,67 118,4

3 129,2

0 139,9

7 150,73

Frekuensi (Hz)

1 lapis 2 lp 5 cm 2 lp 10 cm

Gambar 120. Perbedaan spektrum gerakan ikan-ikanan 1 (satu) lapis dengan 2 (dua) lapis jarak 5 cm dan 2 (dua) lapis dengan jarak 10 cm.

6.1.7 Perbandingan spektrum ikan-ikanan untuk 2 (dua) kecepatan

Spektrum frekuensi ikan-ikanan untuk kecepatan 1 m/det dan kecepatan 1.5 m/det masing-masing dapat dilihat pada Gambar 121.

Pada gambar, garis kemiringan puncak spektrum antara gerakan ikan- ikanan dengan kecepatan 1 m/detik dengan garis kemiringan puncak spektrum ikan-ikanan dengan kecepatan 1.5 m/detik membentuk sudut sekitar 6⁰, berarti pendeteksian perubahan fase mampu membedakan gerakan ikan-ikanan dengan kecepatan yang berbeda. Dengan membentuk sudut sebesar 6⁰ dapat dikatakan spektrum pada kecepatan 1 m/det mirip dengan spektrum ikan-ikanan pada kecepatan 1.5 m/det. Hal tersebut berarti perbedaan kecepatan 1 m/detik dengan kecepatan 1,5 mdetik tidak dapat dibedakan.

25⁰ 16⁰

(8)

Perbandingan spektrum untuk 2 kecepatan

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20

43,0 7

53,83 64,60 75,37 86,13 96,90 107,6 7

118,4 3

129,2 0

139,9 7

150,7 3 Frekuensi (Hz)

1m/det 1.5/det

Gambar 121. Perbandingan spektrum gerakan ikan-ikanan untuk 2 (dua) kecepatan.

6.1.8 Perbandingan spektrum 3 (susun) ikan-ikanan dalam satu frame

Spektrum frekuensi 3 (tiga) susun ikan-ikanan dalam satu frame masing- masing dapat dilihat pada Gambar 122.

Perbandingan spektrum 3 (tiga) susun ikan-ikanan dalam satu frame

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20

21,53 43,07 64,60 86,13 107,67 129,20 150,73 Frekuensi (Hz)

Amplitude (skala norm)

acak 1 acak 2 zig zag

Gambar 122. Spektrum 3 (susun) ikan-ikanan dalam satu frame..

28⁰

(9)

Pada gambar, garis kemiringan puncak spetrum untuk susunan acak dengan susunan zig zag membentuk sudut sekitar 28⁰. Hal tersebut membuktikan bahwa pendeteksian perubahan fase gerakan ikan ikanan dengan berbagai susunan dalam satu frame dapat saling dibedakan.

6.1.9 Perbandingan spektrum ikan-ikanan untuk 3 (tiga) posisi transducer

Spektrum frekuensi ikan-ikanan untuk 3 (tiga) posisi transducer masing- masing dapat dilihat pada Gambar 123.

Pada gambar dapat dilihat bentuk spektrum frekuensi yang dihasilkan dari gelombang perubahan fase untuk 3 (tiga) posisi transducer saling berbeda, yang seyogyanya spektrumnya harus sama sesuai dengan hipotesis pada subbab 1.5.4 hal tersebut disebabkan setiap percobaan susunan ikan-ikanannya berubah sehinggan bentuk gelombang yang dihasilkan tidak sama.

Perbandingan spektrum untuk berbagai posisi transducer

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

64,60 75,37

86,13 96,90

107,67 118,43

129,20 139,97

150,73 Frekuensi (Hz)

normal 135 der 45 der

Gambar 123. Spektrum ikan-ikanan untuk 3 (tiga) posisi transducer.

6.1.10 Perbandingan spektrum untuk 3 (tiga) jenis ukuran ikan-ikanan

Spektrum frekuensi untuk 3 (tiga) jenis ukuran ikan-ikanan masing- masing dapat dilihat pada Gambar 124.

(10)

Perbandingan spektrum ikan-ikanan berbagai ukuran

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

0,00 21,53 43,07 64,60 86,13 107,6

7 129,20

150,7 3 Frekuensi (Hz)

panjang lebar kecil

Gambar 124. Perbandingan spektrum untuk 3 (tiga) jenis ukuran ikan-ikanan.

Dari gambar, garis kemiringan puncak spektrum untuk ketiga jenis ukuran ikan-ikanan masing-masing membentuk sudut. Hal ini membuktikan bahwa pendeteksian perubahan fase gerakan ikan-ikanan dapat membedakan jenis ukurannya.

6.2 Analisis Simulasi Pengaruh Gangguan

6.2.1 Pengaruh gangguan dari gelombang lainnya dengan frekuensi berbeda

Dari hasil uji coba simulasi, output dari rangkaian phase detector setelah melewati rangkaian LPF bentuknya sama dengan gelombang dari gerakan ikan- ikanan yang diwakili oleh gelombang output dari signal generator. Hal ini disebabkan karena transducer yang digunakan hanya dapat menerima gelombang dengan frekuensi fc = 200 kHz.

Untuk kondisi khusus bila gangguan yang terjadi mempunyai frekuensi sangat mendekati frekuensi transducer yaitu masih dalam frequency range dari transducer yaitu sekitar 200 kHz ± 10 Hz maka pengaruhnya terhadap sinyal yang diterima dapat dijabarkan sebagai berikut :

1) Persamaan gekombang yang diterima akibat pantulan gerakan kawanan ikan

(11)

Vo(t) = C [cos (ωct + φ(t))] (57)

dimana ωc = 2 πfc dan φ(t) adalah perubahan fase akibat pantulan gerakan kawanan ikan.

2) Persamaan simulasi gangguan yang digunakan adalah

V_g(t) = A Cos ω1t (58)

dimana ω1 ≈ ωc , 1 Hz < (ω1 - ωc) < 10 Hz atau 1 Hz < (ωc - ω1) < 10 Hz.

3) Gelombang yang masuk ke rangkaian phase detector

V_i (t) = A Cos ω1t + C [cos (ωct + φ(t))] (59) 4) Gelombang yang keluar rangkaian phase detector

V_PD(t) = A Cos ω1t Cos ωct + C [cos (ωct + φ(t))]Cos ωct = ½ A [Cos (ωct + ω1t) + Cos (ωct - ω1t)] +

½ C [Cos (ωct + φ(t) + ωct ) + Cos (ωct + φ(t) - ωct ) = ½ A [Cos (ωct + ω1t) + Cos (ωct - ω1t)] +

½ C [Cos (2ωct + φ(t) ) + Cos φ(t)] (60a) atau untuk ω1 > ωc

V_PD(t) = ½ A [Cos (ωct + ω1t) + Cos (ω1t - ωct)] +

½ C [Cos (2ωct + φ(t) ) + Cos φ(t)] (60b)

Setelah melewati rangkaian LPF komponen frekuensi (ωct + ω1t) >> ωcutoff dan 2ωct + φ(t) >> ωcutoff akan diredam sehingga yang keluar LPF hanya frekuensi dibawah fc =1 kHz (ωcutoff = 2π fc), yaitu Cos (ω1t - ωct)] untuk ω1 > ωc atau Cos (ωct - ω1t)] untuk ωc > ω1 dan Cos φ(t) dimana φ(t) = ωmt, ωm = 2πfm , sedangkan fm besarnya berkisar 20 Hz - 160 Hz berdasarkan hasil uji coba.

VLPF (t) = Cos (ω1t - ωct)] + Cos φ(t) untuk ω1 > ωc (61a) atau

VLPF (t) = Cos (ωct - ω1t)] + Cos φ(t) untuk ωc > ω1 (61b)

(12)

Jadi yang keluar rangkaian LPF adalah gelombang perubahan fase φ(t) yaitu gelombang pantul akibat gerakan kawanan ikan dan gelombang gangguan dengan frekuensi ωc - ω1 atau ω1 - ωc yang besarnya sekitar 1 – 10 Hz. Adapun φ(t) itu sendiri dapat berupa gelombang sinusoida, gelombang nonsinusoida atau gelombang tidak beraturan tergantung dari gerakan kawanan ikan yang diamati.

Jadi gangguan dengan frekuensi lebih kecil atau lebih besar dari frekuensi pembawa yang besarnya diluar frequency range transducer tidak berpengaruh terhadap keluaran dari sistim pendeteksian fase dari gelombang pantul gerakan kawanan ikan tetapi bila gangguan berada dalam frequency range transducer akan timbul gangguan pada frekuensi 1 – 10 Hz yang seyogianya masih diluar dari frequency range gerakan kawanan ikan itu sendiri yaitu sekitar 20 – 60 Hz.

6.2.2 Pengaruh gangguan dari pantulan gelombang yang dipancarkan

Dari Gambar 93 gelombang yang keluar dari rangkaian phase detector setelah melewati LPF terhadap pengaruh gangguan pantulan gelombang yang dipancarkan sama bentuknya dengan gelombang dari output function generator yang mewakili gelombang gerakan kawanan ikan. Hal tersebut dapat dibuktikan secara matematis sebagai berikut :

1) Persamaan gelombang pantul akibat gerakan kawanan ikan :

Vo(t) = C [cos (ωct + φ(t))] (62)

V_g(t) = A Cos ( ωct + θ) (63) dimana θ adalah perbedaan fase dari gelombang pembawa ωc yang masuk ke transducer penerima akibat pantulan dari obyek sekitarnya

V_i (t) = A Cos(ωct + θ) + C [cos (ωct + φ(t))] (64)

4) Gelombang yang keluar rangkaian phase detector

VPD (t) = A [Cos (ωct + θ)] Cos ωct + C [cos (ωct + φ(t))] Cos ωct

(13)

= ½ A [Cos (ωct + θ + ωct) + Cos (ωct + θ - ωct)] + ½ C [Cos (ωct + φ(t) + ωct ) + Cos (ωct + φ(t) - ωct )

= ½ A [Cos (2ωct + θ) + Cos θ] +

½ C [Cos (2ωct + φ(t)) + Cos φ(t)] (65)

5) Setelah melewati rangkaian LPF Cos (2ωct + θ), Cos (2ωct + φ(t) akan teredam karena 2ωc >> ωcutoff (ωc = 2π fc dimana fc = 200 kHz dan ωcutoff

= 2π fcutoff dimana fcutoff = 1 kHz)

V_LPF(t) = Cos φ(t) (66)

Dari persamaan diatas perbedaan antara θ dan φ(t) dapat dijelaskan pada Gambar 125., dimana θ besarnya tetap, sedangkan φ(t) besarnya berubah-ubah.

Jadi yang keluar rangkaian LPF adalah Cos φ(t) karena (2ωct + φ(t)), (2ωct + θ), teredam. Jadi gangguan dari gelombang pantul frekuensi pengirim (pembawa) tidak berpengaruh terdap keluaran dari sistim pendeteksian fase dari gelombang pantul gerakan kawanan ikan.

Gambar 125. Pengertian persamaan Cos (2ωct + φ(t)) dengan Cos (2ωct + θ).

θ Æ tetap Cos (2ωct + θ),

Cos 2ωct

φ (t) Cos (2ωct + φ(t))

(14)

6.2.3 Pengaruh gangguan dari pantulan gelombang gerakan schooling ikan itu sendiri

Dari Gambar 95 gelombang yang keluar dari rangkaian phase detector setelah melewati LPF bentuknya agak berubah dari gelombang output function generator yang mewakili gelombang gerakan kawanan ikan. Hal tersebut dapat dijelaskan secara matematis sebagai berikut :

1) Persamaan gelombang pantul akibat gerakan kawanan ikan

Vo(t) = C [cos (ωct + φ(t))] (67)

V_g(t) = A Cos (ωct + φ(t) + θ) (68)

dimana θ adalah perbedaan fase gelombang pantul akibat gerakan kawanan ikan dengan pantulan gelombang pantul gerakan kawanan ikan itu sendiri dari obyek sekitarnya.

V_i (t) = A Cos(ωct + φ(t) + θ)+ C [cos (ωct + φ(t))] (69) 4) Gelombang yang keluar rangkaian phase detector

VPD (t) = A [Cos (ωct + φ(t) + θ)] Cos ωct + C [cos (ωct + φ(t))] Cos ωct = ½ A [Cos (ωct + φ(t) + θ + ωct) + Cos (ωct + φ(t) + θ - ωct)] +

½ C [Cos (ωct + φ(t) + ωct ) + Cos (ωct + φ(t) - ωct ) = ½ A [Cos (2ωct + φ(t) + θ) + Cos( φ(t) + θ)] +

½ C [Cos (2ωct + φ(t) ) + Cos φ(t)] (70)

Setelah melewati rangkaian LPF

VLPF (t) = Cos (φ(t) + θ) + Cos φ(t) (71)

Jadi output dari phase detector setelah melewati rangkaian LPF terdapat 2 (dua) gelombang dengan frekuensi yang sama tetapi beda fase sebesar θ.

(15)

Hal tersebut dapat dijelaskan pada Gambar 7 subbab 1.5.2 bab hipotesis yang hasilnya menjadi sebuah gelombang dengan bentuk tergantung dari besar perbedaan fase θ dan amplitude dari gelombang pantul yang tergantung dari faktor pantul obyek yang dipantulkan. Hal ini sesuai dengan Gambar 95 dimana bentuk gelombang yang keluar phase detector setelah melewati rangkaian LPF bentuknya berubah.

6.2.4 Pengaruh gangguan dari suara mesin dan noise lainnya

Dari hasil uji coba noise dari suara mesin tidak berpengaruh (Gambar 97).

Noise dari mesin atau suara motor lainnya mempunyai frequency band sekitar 5 sampai 5.000 Hz atau 5 kHz yang merupakan batas maksimum getaran mekanik (Taub and Shilling, 1987). Dengan analisis pada subbab 6.2.1. dan pada Gambar 45, harga ωc - ωi besarnya adalah 2π (200 kHz – 5 kHz) atau 2π.195 kHz dan untuk frekuensi 5 Hz harga ωc - ωi besarnya adalah 2π.199,995 kHz. Harga- harga tersebut masih jauh berada diatas nilai ωcutoff dari LPF yaitu sekitar 2 π 1 kHz. sehingga gelombang yang keluar dari LPF adalah Cos φ(t) dan frekuensi dari noise yang terimposisi dengan gelombang pembawa 200 kHz akan teredam.

6.2.5 Pengaruh gangguan dari peralatan akustik lainnya dengan frekuensi dan fase sama

Dari hasil uji coba (Gambar 99), gangguan dari peralatan akustik dengan frekuensi dan fase sama dengan gelombang pembawa tidak berpengaruh terhadap gelombang perubahan fase dari pantulan gerakan kawanan ikan. Hal ini dapat dibuktikan dengan penjabaran matematis seperti pada persaman 63 hanya besar fase θ = 0. sehingga persaman 63 menjadi :

Vg(t) = A Cos ωct (72)

Sehingga gelombang yang keluar rangkaian phase detector

VPD (t) = A Cos ωct Cos ωct + C [cos (ωct + φ(t))] Cos ωct = ½ A [Cos(ωct + ωct) + Cos (ωct - ωct)] +

(16)

½ C [Cos (ωct + φ(t) + ωct ) + Cos (ωct + φ(t) - ωct )

= ½ A Cos 2ωct + ½ C [Cos (2ωct + φ(t) ) + Cos φ(t)] (73)

Jadi gelombang yang keluar dari rangkaian LPF adalah Cos φ(t) sama dengan fase gerakan ikan.

Dari analisis tersebut diatas, semua gangguan yang timbul tidak berpengaruh terhadap penerimaan perubahan fase yang diterima kecuali

1) Gelombang pantul dari pantulan gelombang gerakan schooling kawanan ikan itu sendiri.

2) Gelombang dari perangkat akustik lainnya yang frekuensi kerjanya sama 200 kHz tetapi dalam kenyataannya tidak tepat 200 Kz misalnya frekuensi 200 ± 5 Kz.

6.3 Analisis Hasil Uji Coba di Lapangan

6.3.1 Analisis hasil uji coba bandeng

Berdasarkan hasil uji coba pada Gambar 103, dapat diperoleh spektrum frekuensi dari gerakan kawanan bandeng yang pada skala linear yang dinormalisir dapat dilihat pada Tabel 18. Besaran-besaran pada tabel tersebut diperoleh dari hasil pemrosesan FFT pada Wavelab yang dikonversi kebesaran skala linear dengan bantuan MS Excel. Dari tabel tersebut dapat ditampilkan spectrum frekuensi dalam bentuk kurva garis. Dengan memperhatikan garis kemiringan puncak dari kurva garis setiap spektrum-spektrum yang ditampilkan , dapat dilihat perbedaannya atau kesamaannya. Bila garis kemiringan puncak dari dua atau lebih spektrum saling sejajar, berarti bentuk gelombang dari spektrum yang dibandingkan tersebut mirip satu sama lainnya. Sebaliknya bila garis kemiringan puncak beberapa spektrum saling membentuk sudut berarti bentuk gelombang dari spektrum yang dibandingan tidak mirip atau tidak sama. Spektrum garis atau garis kemiringan puncak spektrum gerakan kawanan bandeng dapat dilihat pada Gambar 126.

(17)

Tabel 18. Besar spektrum bandeng dalam skala linear yang dinormalisir

Frek (Hz) percobaan

1

percobaan 2

percobaan 3

percobaan 4

64,60 25.9 28.3 11.1 36.1 69,98 20.7 26.0 11.1 31.4 75,37 19.1 28.6 5.8 40.3 80,75 33.5 43.5 9.4 51.7 86,13 50.0 43.7 26.0 54.0 91,52 91.8 79.1 74.0 75.7 96,90 156.8 137.2 127.5 115.0 102,28 160.4 138.7 136.5 113.9 107,67 93.1 80.4 93.0 65.8 113,05 39.2 32.2 47.0 19.1 118,43 31.5 18.4 33.1 16.3 123,82 24.3 15.6 18.5 20.0 129,20 19.9 11.2 5.1 21.8 134,58 18.0 7.9 9.7 14.6 139,97 16.9 7.1 11.3 10.6 145,35 10.1 6.8 7.7 13.4 150,73 1.7 5.3 20.5 15.8

Pada Gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum untuk setiap percobaan agak berbeda. Hal ini disebabkan karena susunan schooling ikan selama uji coba tidak stabil. Bandeng tersebut tidak bergerak

Perbandingan spektrum ikan bandeng untuk 4 percobaan

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 160.0 180.0

64,60 75,37

86,13 96,90

107,67 118,43

129,20 139,97

Amplitude (mv) perc 1

perc 2 perc 3 perc 4

Gambar 126. Perbandingan envelope spektrum gerakan kawanan bandeng.

(18)

mengelilingi kolam yang disediakan tetapi balik kembali setelah berada di ujung kiri maupun di ujung kanan kolam seperti yang dapat dilihat pada Gambar 126.

Hal ini menyebabkan susunannya selalu berubah karena mulai dari gerak balik sampai ke posisi pengamatan susunannya belum sempat stabil. Hal ini disebabkan karena saat kawanan ikan tersebut melintasi jaring ikan-ikan tersebut melihat kesempatan untuk keluar dari daerah gerakannya sehingga saat jaring tidak terlihat ikan-ikan tersebut berusaha kembali ke daerah jaring.

Dari Gambar 126 envelope spektrum gerakan kawanan bandeng tersebut, dapat dilihat daerah frekuensi yang dominan berada pada cakupan (range) 75 Hz – 120 Hz.

6.3.2 Analisis hasil uji coba 10 ekor bandeng

Dengan cara yang sama seperti pada analisis bandeng sebelumnya , diperoleh besar spektrum frekuensi dari gerakan kawanan 10 ekor ikan bandeng (sebelumnya digunakan sebanyak 40 ekor). Dengan mengurangi jumlah ikan yang diamati, besar spektrum frekuensi pada skala linear yang dinormalisir pada frekuensi dari 43 sampai dengan 150 Hz untuk 4 (empat) percobaan dapat dilihat pada Tabel 19, sedangkan gambar kurva kemiringan puncak spektrumnya dapat dilihat pada Gambar 128. Dari gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum masing-masing percobaan saling sejajar hanya berbeda 5⁰ antara percobaan keempat dengan percobaan pertama yang disebabkan bentuk schoolingnya mulai berubah. Dibandingkan dengan pengamatan gerakan kawanan ibandeng dengan jumlah 40 ekor, spektrum frekuensi gerakan kawanan untuk 10 ekor lebih teratur . Hal ini disebabkan saat berbalik ke areal pengamatan ikan dengan jumlah kecil lebih cepat menyesuaikan susunan schoolingnya.

(19)

Gambar 127. Foto bandeng bergerak berbalik arah.

Balik arah

(20)

Tabel 19. Besar spektrum untuk 10 ekor bandeng dalam skala linear yang dinormalisir

Frekuensi (Hz)

percobaan 1

percobaan 2

percobaan 3

percobaan 4

43,07 0.1 0.1 0.2 0.2

64,60 0.2 0.2 0.1 0.1

86,13 0.8 0.8 0.7 0.6

107,67 1.0 0.9 0.8 0.8 129,20 0.3 0.2 0.2 0.1 150,73 0.1 0.1 0.1 0.0

Perbandingan spektrum 10 ekor ikan bandeng

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

43,07 64,60 86,13 107,67 129,20 150,73 Frekuensi (Hz)

Amplitude (skala nomalisasi)

Perc 1 perc 2 perc 3 perc 4

Gambar 128. Spektrum untuk 10 ekor bandeng.

6.3.3 Analisis hasil uji coba hiubambu

Besar spektrum frekuensi dari gelombang perubahan fase hiubambu hasil uji coba dalam skala linear yang dinormalisir untuk 4 (empat) percobaan dapat dilihat pada Tabel 20, sedangkan gambar garis kemiringan puncak spektrumnya dapat dilihat pada Gambar 129. Pada gambar dapat dilihat kemiringan garsi puncak spektrum untuk setiap percobaan saling membentuk sudut tertentu. Hal ini berarti gerakan hiubambu untuk setiap percobaan posisi ikannya tidak selalu sama meskipun demikian dilihat dari bentuk gelombangnya hampir seirama.

(21)

Tabel 20. Besar spektrum frekuensi hiubambu dalam skala linear yang dinormalisir

Frek. (Hz) percobaan 1

percobaan 2

percobaan 3

percobaan 4

64,60 0.2 0.5 0.1 0.1

69,98 0.2 0.4 0.2 0.2

75,37 0.2 0.2 0.1 0.2

80,75 0.3 0.1 0.1 0.3

86,13 0.4 0.2 0.2 0.3

91,52 0.6 0.2 0.5 0.6

96,90 0.9 0.2 0.9 1.0

102,28 0.8 0.2 0.9 1.0

107,67 0.4 0.1 0.6 0.6

113,05 0.2 0.1 0.3 0.3

118,43 0.1 0.1 0.2 0.2

123,82 0.1 0.1 0.1 0.1

129,20 0.0 0.1 0.1 0.1

134,58 0.0 0.1 0.1 0.1

139,97 0.0 0.1 0.1 0.1

145,35 0.1 0.1 0.1 0.0

150,73 0.1 0.0 0.1 0.0

Perbandingan spektrum ikan hiubambu untuk 4 percobaan

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

64,60 75,37

86,13 96,90

107,67 118,43

129,20 139,97

Amplitude (skala norm)

perc 1 perc 2 perc 3 perc 4

Gambar 129. Spektrum perubahan fase gelombang pantul gerakan kawanan hiubambu.

(22)

6.3.4 Analisis hasil uji coba kerong

Bentuk gelombang perubahan fase gerakan kawanan kerong hasil uji coba yang ditampilkan pada Gambar 110. untuk setiap percobaan percobaan tidak sama dan bentuk gelombangnya acak. Hal ini disebabkan hanya 4 ekor dari 10 ekor yang masih bergerak secara schooling sisanya masih tidak beraturan (Subbab 5.4.2). Ikan-ikan yang bergerak tidak beraturan tersebut berada pada daerah yang terdeteksi, sedangkan ikan yang bergerak secara schooling berada di posisi jauh dari daerah deteksi. Akibatnya bentuk gelombang perubahan fasenya acak dimana setiap perubahan gelombang pada Gambar 110 mewakili gerakan individu seekor ikan yang terdeteksi. Dari bentuk gelombang hasil uji coba tersebut, diperoleh besar spektrum perubahan fase gerakan kerong dalam skala linear yang dinormalisir yang dapat dilihat pada Tabel 21, sedangkan envelope spektrum perubahan fase tersebut untuk 3 percobaan dapat dilihat pada Gambar 130.

Tabel 21. Besar spektrum kerong dalam skala linear yang dinormalisir

Frekuensi (Hz)

percobaan 1

percobaan 2

percobaan 3

64,60 0.0 0.9 0.9

69,98 0.1 0.7 0.6

75,37 0.1 0.9 0.5

80,75 0.1 0.6 0.8

86,13 0.0 1.0 1.0

91,52 0.1 0.8 0.9

96,90 0.1 0.4 0.9

102,28 0.0 0.4 0.9

107,67 0.0 0.2 0.7

113,05 0.0 0.1 0.6

118,43 0.0 0.2 0.6

123,82 0.0 0.2 0.6

129,20 0.0 0.3 0.6

134,58 0.1 0.2 0.6

139,97 0.1 0.2 0.5

145,35 0.1 0.1 0.4

150,73 0.1 0.1 0.3

156,12 0.0 0.0 0.3

(23)

Pada gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum untuk setiap percobaan saling membentuk sudut karena gerakan kerong tidak beraturan.

Hal ini disebabkan seperti yang telah dijelaskan di atas yaitu disebabkan ikan-ikan yang terdeteksi adalah ikan-ikan yang bergerak secara acak.

Perbandingan spektrum ikan kerong

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

64,60 75,37

86,13 96,90

107,67 118,43

129,20 139,97

Amplitude (skala norm) Perc 1 perc 2 perc 3

Gambar 130. Spektrum perubahan fase dari gelombang pantul gerakan kawanan Kerong.

6.3.5 Analisis hasil uji coba Bendera

Besar spektrum gelombang pantul gerakan kawanan bendera pada skala linear yang dinormalisir dapat dilihat pada Tabel 22. Dari besar spektrum tersebut diperoleh envelope spektrum dari gerakan kawanan bendera untuk 3 (tiga) percobaan yang hasilnya dapat dilihat pada Gambar 131. Pada gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum untuk setiap percobaan bentuknya saling membentuk sudut, yang berarti gerakan untuk setiap percobaan tidak sama.

Hal ini disebabkan bendera yang diamati secara individu gerakannya tidak seirama (shoaling).

(24)

Tabel 22. Besar spektrum gerakan bendera dalam skala linear yang dinormalisir

Frekuensi (Hz)

percobaan 1

percobaan 2

percobaan 3

percobaan 4

64,60 0.4 0.0 0.7 0.3

69,98 0.3 0.2 0.4 0.4

75,37 0.1 0.3 0.3 0.4

80,75 0.7 0.3 0.1 0.4

86,13 1.0 0.1 0.1 0.3

91,52 0.8 0.2 0.1 0.5

96,90 0.5 0.2 0.2 0.9

102,28 0.1 0.1 0.3 0.9

107,67 0.2 0.1 0.3 0.7

113,05 0.3 0.0 0.2 0.4

118,43 0.2 0.1 0.1 0.2

123,82 0.1 0.1 0.1 0.2

129,20 0.2 0.1 0.3 0.1

134,58 0.3 0.2 0.4 0.1

139,97 0.3 0.2 0.4 0.2

145,35 0.2 0.2 0.3 0.2

150,73 0.1 0.1 0.2 0.2

156,12 0.1 0.1 0.1 0.1

Perbandingan spektrum ikan bendera untuk 4 percobaan

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

64,60 75,37

86,13 96,90

107,67 118,43

129 ,20

139,97 150,73 Frekuensi (Hz)

Amplitude (skala norm) perc 1 perc 2 perc3 perc 4

Gambar 131. Spektrum perubahan fase dari gelombang pantul gerakan kawanan bendera.

(25)

6.3.6 Analisis hasil uji coba kakap

Dari hasil uji coba pada Gambar 112, dapat dilihat bentuk gelombang perubahan fase untuk kakap merah tergantung dari jumlah ikan yang diamati.

Pada gambar juga dapat dilihat besar simpangan gerakan kakap merah jauh lebih besar dari simpangan kerong yang juga terdapat di dalamnya. Hal ini disebabkan karena ukuran kakap jauh lebih besar dari kerong dan kakap berenang dengan pola amplitude horizontal wriggle yaitu bergerak dengan menggoyangkan ekor dan sebagian badannya secara horisontal. Pada kakap merah pada uji coba ini simpangan geraknya sekitar 5 cm. Jadi simpangan gelombang yang dibangkitkan diakibatkan dari simpangan gerak badan kakap tersebut, sehinggan makin besar simpangan gerak badan ikan makin besar simpangan gelombang yang dibangkitkan.

Besar spektrum gelombang pantul gerakan kawanan kakap merah untuk 3 (tiga) percobaan dapat dilihat pada Tabel 23, sedangkan bentuk puncak spektrumnya dapat dilihat pada Gambar 132 dimana percobaan pertama dan kedua uji coba untuk satu ekor ikan. Percobaan ketiga uji coba untuk 2 ekor ikan

Tabel 23. Besar spektrum gerakan kakap dalam skala linear yang dinormalisir

Frekuensi (Hz)

percobaan 1

percobaan 2

percobaan 3

percobaan 4

21,53 0.8 0.6 0.9 0.7

26,92 1.0 1.0 0.9 0.4

32,30 0.2 0.9 1.0 0.9

37,68 0.5 0.5 1.0 0.9

43,07 0.2 0.2 0.9 0.7

48,45 0.5 0.2 0.9 1.0

53,83 0.4 0.3 0.8 0.9

59,22 0.2 0.4 0.7 0.8

64,60 0.4 0.4 0.8 0.9

69,98 0.1 0.3 0.7 0.8

75,37 0.3 0.1 0.7 0.7

80,75 0.3 0.2 0.7 0.7

86,13 0.1 0.3 0.6 0.7

91,52 0.3 0.4 0.5 0.6

96,90 0.2 0.3 0.4 0.6

(26)

dan percobaan keempat untuk tiga ekor ikan. Pada gambar dapat dilihat spektrum untuk setiap percobaan bentuknya tidak mirip. Frekuensi yang paling besar berada pada frekuensi dibawah 43 Hz karena gerakan i kakap sangat lambat dan simpangan geraknya (meliuk) jauh lebih besar dibandingkan dari gerakan ikan yang jauh lebih kecil seperti kerong, dan bendera yang umumnya bergerak dengan pola pectoral fin movement yaitu bergerak dengan gerakan sirip pectoralnya.

Perbandingan spektrum ikan kakap untuk 4 percobaan

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20

21,53 32,30

43,07 53,83

64,60 75,37

86,13 96,90 Frekuensi (Hz)

Perc 1 Perc 2 Perc 3 Perc 4

Gambar 132. Spektrum perubahan fase dari gelombang pantul gerakan kawanan kakap.

6.3.7 Analisis hasil uji coba untuk berbagai posisi transducer

Besar spektrum gelombang pantul gerakan kawanan 10 ekor bandeng untuk tiga posisi transducer dalam skala linear yang dinormalisir dapat dilihat pada Tabel 24 sedangkan bentuk kurva spektrumnya dapat dilihat pada Gambar 133.

Dari kurva dapat dilihat pengaruh terhadap posisi transducer terhadap arah gerakan kawanan ikan tidak berpengaruh sesuai dengan hipotesis pada subbab 1.5.4 kecuali posisi transducer pada jarak 1m karena pada jarak tersebut beamwidth transducer menjadi lebar (45⁰) akibat side loop dari transducer (lihat Gambar 134) sehingga gerakan kawanan ikan sepanjang 1.42 m berada dalam 1 (satu) loop sehingga akan terdeteksi secara bersamaan, atau dengan kata lain

(27)

pendeteksian harus berada pada daerah far field. Bila gain side-loop 2 dB dan gain main loop 10 dB, perbedaannya adalah 8 dB atau 1/6 kali. Bila jarak maksimum 10 m, maka jarak batas near field ke far field adalah 10m/6 = 1.6 m dari transducer.

Tabel 24. Besar spektrum bandeng dengan tiga posisi transducer dalam skala linear yang dinormalisir

Frekuensi

(Hz) normal 45 deg 135 deg 90 deg 1 m

86,13 0.2 0.1 0.1 0.5

91,52 0.3 0.3 0.2 0.9

96,90 0.5 0.4 0.3 1.0

102,28 0.5 0.4 0.3 0.6

107,67 0.3 0.3 0.2 0.3

113,05 0.1 0.1 0.1 0.2

118,43 0.1 0.0 0.0 0.1

123,82 0.1 0.0 0.0 0.2

129,20 0.1 0.0 0.0 0.2

Perbandingan spektrum ikan bandeng untuk berbagai posisi transducer

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

86,13 91,52

96,90 102,28

107,67 113,05

118,43 123,82

Amplitude (skala norm) normal 45 deg 135 deg 90 deg 1 m

Gambar 133. Spektrum perubahan fase dari gelombang pantul gerakan kawanan ikan untuk beberapa posisi transducer.

(28)

Gambar 134. Diagram polar atau beamwidth transducer yang digunakan.

6.3.8 Analisis hasil uji coba untuk adanya gangguan

Dalam uji coba ini bandeng yang diuji jumlahnya 10 ekor. Besar spektrum gelombang pantul gerakan kawanan ikan dengan adanya gangguan suara motor, gangguan dari perangkat fish finder dengan frekuensi sama dalam skala linear yang dinormalisir dapat dilihat pada Tabel 25, sedangkan bentuk kurva spektrumnya dapat dilihat pada Gambar 135. Dari kurva dapat dilihat garis garis kemiringan puncak spektrum dengan adanya gangguan suara motor/mesin saling sejajar dengan kemiringan garis puncak tanpa gangguan, sedangkan garis kemiringan puncak spektrum adanya gangguan dari fish finder membentuk sudut sekitar 8⁰ dengan garis kemiringan puncak tanpa gangguan, hal tersebut berarti gangguan dari perangkat fish finder mempunyai frekuensi tidak sepenuhnya sama 200 kHz tetapi lebih besar 3 Hz.

3 dB

α = 12^o

Β = 45^o

1 m

1.42 m

Far Field

Near Field