Sejarah Penemuan Dan Perkembangan Teknologi Akustik di Indonesia

1.      Pengertian Akustik

Akustik adalah teori tentang gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium. Akustik kelautan yang dalam bahasa inggrisnya disebut “marine acoustic” adalah teori tentang perambatan gelombang suara dan perambatannya dalam medium air laut. Akustik merupakan teori yang membahas tentang gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium. Sedangkan akustik kelautan adalah teori yang membahas tentang gelombang suara dan perambantannya dalam suatu medium air laut. Akustik kelautan merupakan satu bidang kelautan yang umendeteksi  target di kolom perairan dan dasar perairan dengan menggunakan suara sebagai mediannya (FAO, 1984).

Akustik merupakan ilmu yang membahas tentang gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium. Jadi, akustik kelautan adalah ilmu yang mempelajari tentang gelombang suara dan penjalarannya (perambatannya) dalam medium air laut (terjadi di kolom air). Akustik kelautan merupakan suatu bidang kelautan untuk mendeteksi target di kolom perairan dan dasar peairan menggunakan gelombang suara. Dengan pengaplikasian akustik kelautan akan mempermudah peneliti untuk mengetahui objek yang ada di kolom perairan dan dasar perairan baik berupa plankton, ikan, kandungan substrat dan adanya kapal kandas (McLennan dan Simmonds, 1992).

Studi kelautan dengan menggunakan akustik sangat membantu peneliti untuk mengetahui objek yang berada di kolom dan dasar perairan. Teknologi dalam bidang kelautan dapat digunakan untuk memudahkan manusia dalam mengeksplorasi sumber daya kelautan selain itu dengan adanya teknologi dapat menentukan keselamatan dan kewaspadaan terhadap kondisi perairan laut yang bisa ditentukan secara pasti. Penggunaan teknologi juga membantu para peneliti untuk menentukan parameter, dan objek dengan lebih tepat (Tim penyusun, 2013).

2.      Sejarah Perkembangan Akustik

Sejarah perkembangan akustik kelautan dimulai sekitar tahun 1490 berasal dari catatan harian Leonardo da vinci yang menuliskan “Dengan menempatkan ujung pipa yang panjang didalam laut dan ujung lainnya di telinga anda, dapat mendengarkan kapal-kapal laut dari kejauhan”. Ini mengindikasikan bahwa suara dapat berpropagasi di dalam air. Ini yang disebut dengan Sonar Pasif (Passive Sonar) karena kita hanya mendengar suara yang ada.

Pada abad ke 19, Jacques and Pierre Currie menemukan piezoelectricity, sejenis Kristal yang dapat membangkitkan arus listrik jika Kristal tersebut ditekan, atau jika sebaliknya jika Kristal tersebut dialiri arus listrik maka Kristal akan mengalami tekanan yang akan menimbulkan perubahan tekanan di permukaan Kristal yang bersentuhan dengan air. Selanjutnya sinyal suara akan berpropagansi didalam air. Ini yang selanjutnya disebut Sonar Aktif (Active Sonar).

Perkembangan akustik yang sangat pesat pada saat Perang Dunia pertama terutama digunakan untuk pendeteksian kapal-kapal selam yang ada dibawah laut. Pendeteksian ini menggunakan 12 hydrophone (yang setara dengan microphone untuk penggunaan didarat) yang diletakkan memanjang di bawah kapal laut untuk mendengarkan sinyal suara ang berasal dari kapal selam. Setelah Perang Dunia I, perkembangan akustik kelautan cenderung stagnan dikarenakan pada saat itu belum adanya perkembangan lebih lanjut dan penggunaan akustik kelautan lebih difokuskan untuk keperluan militer. Pada saat Perang Dunia di mulai penggunaan akustik kembali berkembang dengan pesat. Penggunaan torpedo yang menggunakan sinyal akustik untuk mencari kapal musuh adalah penemuan yang hebat pada jaman itu.

Setelah selesainya Perang Dunia II, akustik tidak hanya digunakan untuk keperluan militer saja, tetapi akustik banyak digunakan untuk keperluan non-militer diantaranya mempelajari proses perambatan suara didalam medium air, penelitian sifat-sifat akustik dari air dan benda-benda bawah air, pengamatan, benda-benda dari echo yang mereka hasilkan, pendeteksian sumber-sumber suara bawah air, komunikasi dan penetapan posisi dengan alat akustik bawah air.

Pada decade tahun ketujuhpuluhan barulah secara intensif diterapkan dalam pendeteksian dan pendugaan stok ikan, yakni dengan dikembangkannya analog echo-integrator dan echo counter. Perkembangan yang menyolok ini tidak hanya di Inggris tetapi juga di Norwegia, Amerika, Jepang, Jerman, dan sebagainya.

Kemudian setelah diketemukan digital echo integrator dual beam acoustic system, split beam acousticsystem, quasy ideal beam system, dan aneka echo processor canggih lainnya, barulah ketelitian dan ketepatan pendugaan stok ikan dapat ditingkatkan sehingga akhir-akhir ini peralatan akustik menjadi peralatan standar dalam pendugaan stok ikan dan menejeman semberdaya ikan.

Seperti kita ketahui bahwa alat akustik merupakan salah satu alat yang dapat mendeteksi kedalaman dan keberadaan suatu benda yang ada di bawah permukaan laut salah satunya adalah iakn dan biota lainnya. Alat ini merupakan peralatan pendukung untuk para nelayan yang menangkap ikan di lautan. Teknologi akustik merupakan metode yang sangat efektif dan bermanfaat bagi eksplorasi di bidang kelautan dan perikanan sekarang ini. Metode ini dikenal dengan Hidroakustik yang terdiri dari pengukuran, analisis, dan intrepretasi dari sinyal yang dipantulkan oleh objek atau scattering dari target yang dikenai gelombang akustik dari tranduser atau alat hidroakustik. Objek tersebut berupa ikan, plankton, dan substrat dasar perairan. Secara garus besar penggunaan akustik bawah air dalam kelautan dan perikanan dapat dikelompokkan menjadi lima yakni:

·         Untuk survey

·         Budidaya perairan

·         Penelitian tingkah laku ikan

·         Selektifitas alat-alat penangkap ikan

Pada saat sekarang ilmu akustik di manfaatkan untuk aplikasi dalam survey kelautan, budidaya perairan, penelitian tingkah laku ikan, aplikasi dalam studi penampilan dan selektivitas alat tangkap, bioakustik. Aplikasi dalam survey kelautan, dengan akustik kita dapat menduga spesies ikan yang ada di daerah tertentu dengan menggunakan pantulan dari suara, semua spesies mempunyai target strength yang berbeda-beda. Aplikasi dalam dunia budidaya untuk pendugaan jumlah ikan, biomassa dari ikan dalam jarring pembesaran untuk menduga ukuran dari individu ikan dalam jarring kurungan memantau tingkah laku ikan dengan acoustic tagging.

Salah satu contoh alat akustik kelautan yang sering digunakan saat ini secara global ataupun di Indonesia sendiri dalam bidang kelautan ini sendiri adalah Sonar (Sound Navigation and Ranging) adalah sistem penginderaan bawah air dengan menggunakan gelombang suara (akustik). Penginderaan bawah air sangat banyak dipengaruhi oleh kemajuan teknologi lainnya, terutama teknologi sensor, elektronika dan microprocessor. Alat ini dikembangkan untuk berbagai aplikasi misalnya untuk peralatan dasar laut, perikanan dan sebagainya. Penerapan teknologi akustik bawah air untuk eksplorasi sumberdaya non-hayati laut yaitu:

·         Pengukuran Kedalaman Dasar Laut (Bathymetry)

·         Pengindentifikasian Jenis-jenis Lapisan Sedimen Dasar Laut (Sub bottom Profiles)

·         Pemataan Dasar Laut (Sea Bed Mapping)

·         Pencarian Kapal-kapal karam didasar laut

·         Penentuan jalur pipa dan kabel dibawah dasar laut

·         Analisis Dampak Lingkungan di Dasar Laut

3.      Perkembangan Teknologi Akustik di Indonesia

            Perkembangan teknologi akustik terus berkembang pesat di berbagai Negara, begitu juga di Indonesia. Dan salah satunya yaitu berkembang di bidang navigasi dan kedokteran. Pada bidang navigasi ini salah satu teknologi yang sangat pesat perkembanganya adalah penggunaan Drone. Drone atau sering disebut dengan UAV atau Unmanned Aerial Vehicle merupakan pesawat tanpa awak yang menjadi salah satu teknologi perkembangan pesat di dunia terutama di Indonesia. Tidak hanya dimanfaatkan dalam dunia militer, drone juga dapat digunakan dalam berbagai bidang kehidupan, seperti kesehatan, pertanian, dan bahkan untuk pengiriman barang. Drone dilengkapi dengan keadaan yang berbeda dari teknologi seni seperti infra-merah kamera (UAV militer), GPS dan laser. Cara kerja drone yaitu memanfaatkan kendali jarak jauh atau sistem remote dimana pilot memegang kontrol dari darat. Selain itu, drone dapat di kontrol menggunakan smartphone karena drone memiliki chip komputer serupa arduino namun lebih kompleks. Chip ini membuat drone dapat mengolah gambar dari kamera yang terpasang padanya kemudian mengirimkan hasilnya ke smartphone yang digunakan sebagai kontrol.          

            Sedangkan di bidang komunikasi yang pada pada zaman dahulu alat-alat komunikasi masih belum berkembang. Orang dahulu menggunakan alat yang sederhana sebagai alat komunikasi yang salah satu contohnya seperti menggunakan kentongan bambu untuk memanggil masyarakat agar berkumpul dalam suatu tempat atau dengan menggunakan metode surat menyurat untuk mengetahui kabar. Pada zaman pengaruh budaya Islam bedug digunakan sebagai alat komunikasi dan petunjuk waktu. Sedangkan orang-orang Yunani mengembangkan telegraf optik dengan menggunakan api obor diatas benteng. Huruf-huruf dikirim dengan mengkombinasikan beberapa api obor tersebut. Dalam perkembangan berikutnya, radio ditemukan oleh clark maxwell pada 1816 edwin H. Armstron (1930) menemukan radio transistor. Radio transistor kemudian berkembang keseluruh dunia termasuk di Indonesia. Pada 1940-an berdirilah stasiun pemancar RRI Jakarta dan sejak saat itu, berita dapat disebarluaskan melalui siaran radio RRI. Selanjutnya ditemukan pula telepon, televisi  dan sistem Komunikasi Satelit Domestik (SKSD). Penemuan teknologi alat komunikasi menyebabkan perhubungan antar manusia, antar daerah dan antar negara menjadi cepat dan mudah dilakukan. Dan sekarang hampir disetiap keluarga di Indonesia dapat menggunakan teknologi akustik tersebut dengan mudah mulai dari televisi, radio dan telepon dan lain sebagainya.

4.      Aplikasi Akustik di Bidang Kelautan

Teknologi akustik bawah air memanfaatkan sifat gelombang suara yang merambat sangat baik dalam medium air. Dalam air laut yang bersifat konduktif dan keruh kebanyakan gelombang elektromagnetik (gelombang cahaya dan radio) akan berkurang energinya (teratenuasi) dengan cepat dalam jarak beberapa ratus bahkan puluh meter saja. Jika penetrasi cahaya praktis hanya dapat mencapai beberapa puluh meter di bawah lapisan permukaan, maka gelombang suara dapat mencapai dasar laut sampai kedalaman ribuan meter. Selain itu gelombang suara  dapat merambat dalam air  puluhan ribu meter melintasi samudera luas.

Teknologi akustik bawah air menggunakan instrumen yang di­leng­­kapi dengan transduser, piranti yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dan sebaliknya, sehingga dapat me­mancarkan dan menerima suara. Instrumen akustik berkembang se­iring dengan perkembangan ilmu bahan, yang menghasilkan transduser berkualitas. Pada awalnya transduser dibuat dari bahan kuartz elektrostriktif kemudian digantikan oleh magnetostriktif yang berbahan dasar nikel, dan akhirnya berbahan piezoelektrik. Selanjutnya, transduser berberkas gelombang suara  tunggal (single-beam) berkembang menjadi dual-beam dan akhirnya split-beam dari frekuensi tunggal menjadi frekuensi ganda (multi-frequency). Untuk meningkatkan ketajaman (sensitivitas) deteksi transduser, dikembang sistem untaian (array) yang merajut rangkaian trans­duser tunggal menjadi satu kesatuan dan kemudian diikuti de­ngan pengembangan teknologi pembentukan berkas gelombang (beamforming). Demikian pula dari sisi pemindaian (scanning), telah dikem­bangkan side scan sonar. Gabungan dari frekensi berganda dan sistem side scan ini melahirkan sistem berkas gelombang suara berganda (multibeamsystem) yang sangat tajam mendeteksi kontur dasar perairan.

Alat akustik juga merupakan salah satu alat yang  dapat mendeteksi kedalaman dan keberadaan suatu benda  yang ada di bawah permukaan laut salah satunya adalah ikan dan biota-biota lainnya. Alat ini merupakan peralatan pendukung untuk para nelayan yang menangkap ikan di lautan. Teknologi ini merupakan metode yang sangat efektif  dan  bermanfaat bagi eksplorasi di bidang kelautan dan perikanan. Metode ini dikenal dengan Hidroakustik yang terdiri dari pengukuran, analisis, dan interpretasi dari signal yang dipantulkan oleh objek atau scattering dari target yang dikenai gelombang akustik dari tranduser atau alat hidroakustik, objek tersebut  berupa ikan, plankton, dan substrat dasar perairan. Secara garis besar pengunaan akustik bawah air dalam kelautan dan perikanan dapat dikelompokkan menjadi 5 yakni:

1.Untuk survey

2.Budidaya perairan

3.Penelitian tingkah laku ikan

4.Mempelajari penampilan

5.Selektifitas alat-alat penangkapan ikan

Dalam survey kelautan dapat digunakan untuk mengetahui spesies ikan, mengetahui ukuran individu ikan, kelimpahan/stok sumberdaya hayati laut (plankton dan ikan). Aplikasi dalam budidaya perairan dapat digunakan dalam penentuan/pendugaan jumlah biomassa dari ikan dalam jaring atau kurungan pembesaran (penned fish/enclosure), untuk menduga ukuran individu ikan dalam jaring dan untuk memantau tingkah laku ikan (dengan telemetering tags), khususnya aktifitas makan (feeding activity).

Akustik kelautan berkaitan dengan berbagai materi, diantaranya:

1. Echosounder

Echosounder merupakan salah satu alat yang penting untuk mengetahui kedalaman laut. Kedalaman dasar laut dapat dihitung dari perbedaan waktu antara pengiriman dan penerimaan pulsa suara. Dengan pertimbangan sistim Side-Scan Sonar pada saat ini, pengukuran kedalaman dasar laut (bathymetry) dapat dilaksanakan bersama-sama dengan pemetaan dasar laut (Sea Bed Mapping) dan pengidentifikasian jenis-jenis lapisan sedimen dibawah dasar laut (subbottom profilers).

2. Fish Finder

Fish Finder bekerja berdasarkan pemantulkan gelombang suara yang dipancarkan dari permukaan perairan sampai dasar lautan. Ketika bunyi yang dipancarkan kedasar lautan tersebut membentur suatu benda dan kembali ke penerima sonar, maka jaraknya yang ditempuh oleh bunyi tersebut dapat diukur, maka dapat diketahui letak benda tersebut dibawah permukaan laut.

3. Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)

Prinsip kerja ADCP berdasarkan perkiraan kecepatan baik secara horizontal maupun vertikal menggunakan efek Doppler untuk menghitung kecepatan radial relatif, antara instrumen (alat) dan hamburan di laut. Tiga beam akustik yang berbeda arah adalah syarat minimal untuk menghitung tiga komponen kecepatan. Beam ke empat menambah pemborosan energi dan perhitungan yang error. ADCP mentransmisikan ping, dari tiap elemen transducer secara kasar sekali tiap detik. Echo yang tiba kembali ke instrumen tersebut melebihi dari periode tambahan, dengan echo dari perairan dangkal tiba lebih dulu daripada echo yang berasal dari kisaran yang lebih lebar. Profil dasar laut dihasilkan dari kisaran yang didapat. Pada akhirnya, kecepatan relatif, dan parameter lainnya dikumpulkan diatas kapal menggunakan Data Acquisition System (DAS) yang juga secara optional merekam informasi navigasi, yang diproduksi oleh GPS.

Referensi :

Iskandarsyah, Mochamad. 2011. Pemetaan Shadow Zone Akustik dengan Metode Parabolic Equatio di Wilayah Perairan Selat Lombok. Skripsi. Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan FPIK-IPB : Bogor.

http://repository.ipb.ac.id/bitstream/handle/123456789/51099/C11mis.pdf?sequence=1

http://theoceanandmariner.blogspot.com/2012/04/sejarah-akustik_09.html

http://mulaidengankanan.blogspot.co.id/2012/10/sejarah-akustik-kelautan.html