Bagaimana Sonar bekerja?

Beberapa waktu lalu RifkyMedia™ sempat membahas apa itu Radar, dan gak adil rasanya kalau RifkyMedia™ tidak membahas Sonar, Pertanyaan nya adalah: Bagaimana Sonar (sound navigation and ranging) berkerja? ibarat radar adalah "mata di angkasa" maka Sonar adalah "mata di air" . Jadi apa itu Sonar? Sonar adalah sebuah piranti untuk mengamati (mendeteksi, menyidik) keberadaan dan lokasi benda di bawah permukaan laut dengan menggunakan gelombang suara yang dikirim dari peranti itu dan dipantulkan kembali oleh benda (objek) yang diamati, kalau lebih tepatnya sih hidung untuk melihat di bawah air. Beberapa moda transport yang menggunakan nya antara lain kapal laut, kapal selam dan pesawat terbang ( for special purpose, biasanya pada pesawat anti kapal selam, dimana sonar di butuhkan untuk mencari titik lokasi kapal selam berada). Dari wikipedia pengertian nya adalah sistem yang menggunakan gelombang suara bawah air yang dipancarkan dan dipantulkan untuk mendeteksi dan menetapkan lokasi obyek di bawah laut atau untuk mengukur jarak bawah laut. Sejauh ini sonar telah luas digunakan untuk mendeteksi kapal selam dan ranjau, mendeteksi kedalaman, penangkapan ikan komersial, keselamatan penyelaman, dan komunikasi di laut.

Munculnya sonar tak bisa dilepas dari rintisan tokoh seperti Daniel Colloden yang pada tahun 1822 menggunakan lonceng bawah air untuk menghitung kecepatan suara di bawah air di Danau Geneva, Swiss. Ini kemudian diikuti oleh Lewis Nixon, yang pada tahun 1906 menemukan alat pendengar bertipe sonar pertama untuk mendeteksi puncak gunung es. Minat terhadap sonar makin tinggi pada era Perang Dunia I, yaitu ketika ada kebutuhan untuk bisa mendeteksi kapal selam. Dalam perkembangan selanjutnya ada nama Paul Langevin yang tahun 1915 menemukan alat sonar pertama untuk mendeteksi kapal selam dengan menggunakan sifat-sifat piezoelektrik kuartz. Meski tak sempat terlibat lebih jauh dalam upaya perang, karya Langevin berpengaruh besar dalam desain sonar.

Bagaimana Sebuah Sistem Sonar Berkerja? secara sederhana berikut ini sebagai contoh sebuah kapal konventional melepas sinyal ke dalam air, maka pantulan akan memberikan efek Echo (gema) dan mengembalikannya kepada sistem penerima (receiver) nah setelah itu sistem penerima tadi melakukan kalkulasi mengenai jarak objek dari lokasi kapal dan juga informasi informasi yang dibutuhkan lain nya, seperti pemetaan laut ( pengukuran laut, topografi laut, dll). Sebuah sonar terdiri dari sebuah pemancar, transducer, penerima/receiver, dan layar monitor.

 Skema sederhana bagaimana sebuah sistem sonar berkerja

Animasi sederhana bagaimana sebuah sistem sonar berkerja

Dengan mengetahui kecepatan gelombang media yang diukur dan dengan menggunakan persamaan 

s = v ( ½ t), maka kita akan mendapatkan jarak yang diukur. Faktor setengah di depan t, di atas menyatakan setengah waktu tempuh dari sonar ke tempat pemantulan dan kembali ke sonar. Dengan ungkapan lain, waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk merambat dari sonar ke tempat pemantulan.

Pada awalnya Sonar hanya memiliki sistem Sonar pasif, di mana tidak ada sinyal yang dikirim keluar. Namun seiring kemajuan teknologi dan kebutuhan hadirlah Sonar aktif yang mana sinyal yang dikirim bisa diterima kembali. Frekuensi yang digunakan oleh sonar berada pada daerah ultrasonic, yaitu di atas 20.000 hertz. Karena frekunsi tersebut tidak dapat didengar dan panjang gelombang pada daerah ultrasonic pada daerah ultrasonic sangat kecil sehingga difraksi yang terjadi juga semakin kecil, dan gelombang tidak akan menyebar. Kecilnya panjang gelombang yang digunakan, juga dapat digunakan untuk mendeteksi benda-benda yang kecil pula.

Apa beda Sonar dan Radar? perbedaan dari kedua nya adalah pada sumber energi pancaran dan medium perambatan nya. Sonar yang menggunakan gelombang suara frekuensi relatif tinggi. Bila pada sonar, gelombang suara merambat pada medium air sedangkan pada radar, gelombang elektromagnetik merambat pada medium udara. Sudah jelas kan? nah Sekarang, Apa persamaan dari Sonar dan Radar? persamaan nya tak lain adalah sama sama sebagai sistem navigasi dan pengukuran jarak.

Apa kegunaan Radar? radar, seperti yang sudah dijelaskan diatas memiliki banyak fungsi, mulai dari fungsi Survei geologi, Search and Reacue dalam pencarian pesawat atau kapal yang tenggelam, Kegunaan militer sebagai contoh dalam kapal selam atau pesawat anti kapal selam, pencarian ikan bagi para nelayan, serta pemetaan bawah laut dan mungkin masih banyak fungsi lain nya. Untuk Survei Kelautan, biasanya jenis sonar yang di pakai adalah Side Scan Sonar, side scan sonar biasanya dibawa pada kapal kapal eksplorasi dan bentuknya sepintas mirip terpedo dan diberi tali yang kemudian dimasukkan kedalam air. Gelombang suara yang digunakan dalam teknologi side scan sonar biasanya mempunyai frekuensi antara 100 dan 500 KHz. Pulsa gelombang dipancarkan dalam pola sudut yang lebar mengarah ke dasar laut, dan gemanya diterima kembali oleh receiver dalam hitungan detik. Untuk mencari suatu lokasi tertentu, perekaman perlu mengikuti pola lintasan survey tertentu dengan menggunakan peralatan penentu posisi GPS dan video plotter. Side scan sonar mampu membuat liputan perekaman dasar laut dari kedua sisi lintasan survey. Dalam kondisi laut yang tenang dan haluan kapal yang lurus, sonogram dapat memberikan gambar atau image yang sangat tajam dan rinci seperti layaknya sebuah foto.

Bagaimana dengan tingkat Akurasi? Akurasi sonar ternyata bisa di dipengaruhi oleh tingkat salinitas ( kadar garam) dari perairan. Suhu dan salinitas mengubah kerapatan air, yang dapat mempercepat atau memperlambat sinyal kembali.

Dapatkah Kapal selam menghindari lacakan Sonar? untuk sebuah tujuan militer penyusupan kapal selam umumnya bergerak pada posisi "daerah kedap" transmisi gelombang udara (shadow zone). Daerah ini merupakan daerah aman dimana suhu dan salinitas laut pada lapisan tersebut memantulkan rambatan suara yang datang sehingga kapal dapat terhindar dari deteksi SONAR lawan, selain itu kemajuan teknologi pula sudah membuat sebuah kapal selam dengan material khusus untuk meminimalisir pantulan dan sistem pertahanan elektronik yang dapat mengacaukan atau merusak sistem sonar aktif pihak lawan (jamming,sistem pengacak)

Tahukah teman teman kalau Sinyal Sonar berefek negatif terhadap mamalia laut? (Negative Effects of Sonar) efek pancaran sinyal yang berlebihan dari sinyal sinyal sonar dapat mengganggu navigasi hewan hewan mamalia laut seperti Lumba lumba dan Paus. Pada sebuah kasus, terjadi sebuah kondisi dimana lumba lumba banyak yang terdampar di laut oleh karena pancaran dari sonar pada sebuah latihan militer di perairan.

Bagaimana sebuah heli anti kapal selam menggunakan sonar buoy? Heli anti kapal selam bertugas mencari posisi kapal selam musuh. Sonar Buoy digantung pada sebuah kabel dan heli bergerak diatas perairan sambil menyeret Sonar. Untuk video mengenai Sonar buoy bisa dilihat di Youtube .Selain itu dalam dunia kemiliteran, dahulu sebuah torpedo tidaklah dilengkapi dengan sonar, namun modern ini, telah dilengkapi perangkat sonar aktif maupun pasif contohnya adalah Torpedo Mark 37 dengan demikian tingkat akurasi tembakan mengenai musuh bisa semakin maksimal

gambar sebuah torpedo jenis Mk 37 dengan sistem torpedo Sonar

Itulah sedikit pembahasan saya mengenai bagaimana sebuah sonar berkerja dan sekelumit info lain nya, teknologi Sonar bisa saja diaplikasikan dari hewan mamalia laut yang benar benar mengandalkan indera suaranya untuk mengindentifikasi wilayah dan juga untuk mencari makan. Sangat disesalkan juga apabila teknologi sonar itu pulalah yang membuat mamalia laut sekarang terancam bahaya dengan terdampar ke pesisir. Demikianlah semoga posting ini berguna bagi sobat blogger semua..

Teknologi terisnpirasi dari mamalia laut dan dikembangkan menjadi sebuah teknologi yang namanya Sonar

Sumber:
http://eurekalert.org/ 
http://wikipedia.org/
http://www.lei-extras.com/
http://www.metaldec.nl/
http://www.syamblog.com/
http://qanda.encyclopedia.com/
http://www.indonesianship.com/
http://www.dosits.org/
http://sains.kompas.com/

http://scienceinthenews.org.uk
pranala luar
Artikel Departemen Pertahanan Republik Indonesia
Buku: prinsip & aplikasi sonar : sebuah pengantar praktis