WriteReadShare: Ultrasonic Sensor/Transducer

Ultrasonic Sensor/Transducer

Sensor Ultrasonik adalah sensor yang dapat mendeteksi gelombang ultrasonik, yaitu gelombang suara yang memiliki frekuensi ultrasonik atau frekuensi di atas kisaran frekuensi pendengaran manusia. Umumnya Sensor Ultrasonik bersifat ganda: Sifat pertama adalah mendeteksi gelombang ultrasonik; Dan sifat kedua adalah sebaliknya, yaitu menghasilkan gelombang ultrasonik.

Gambar 1. Diagram Pita Frekuensi Suara.

Prinsip kerja sistem pengukuran berbasis Sensor Ultrasonik melakukan pengukuran pada sifat-sifat fisik gelombang suara utamanya pada ‘cepat-rambat’, ‘pemantulan’, dan ‘efek Doppler’ gelombang suara.

Gambar 2. Prinsip Kerja Sistem Pengukuran berbasis Sensor Ultrasonik.

Pengukuran yang berbasis Sensor Ultrasonik bersifat non-destruktif atau tidak merusak, karena saat proses pengukuran tidak diperlukan kontak fisik antara sensor dengan objek. Pengukuran ini dapat mendeteksi target yang bening atau mengkilap yang tidak terdeteksi oleh sensor berbasis cahaya. Tetapi di sisi lain, pengukuran ini sangat sensitif terhadap suhu dan sudut dari target. [2]

Karakteristik Umum Sensor Ultrasonik

Bekerja pada gelombang berfrekuensi ultrasonik
Terikat pada sifat-sifat gelombang suara:

Cepat-rambat
Efek Dopler
Pantulan
Redaman
Pembiasan
Dan sifat gelombang suara lainnya

Proses Pengukuran berbasis Ultrasonik

Gelombang suara adalah gelombang mekanikal yang bergerak longitudinal yang memiliki properti-properti gelombang: frekuensi (ƒ), panjang gelombang (λ), cepat-rambat (υ), dan properti gelombang lainnya. Selain dari properti, gelombang pun memiliki sifat atau efek-efek fisika, seperti sifat pemantulan, dan efek Doppler. Properti cepat-rambat gelombang suara dan sifat pemantulan gelombang itulah yang umum dijadikan sebagai variabel pengukuran. Cepat-rambat gelombang suara atau lebih umum disebut kecepatan suara (speed of sound) berbeda terhadap media rambatnya, bahkan pada udara pun berbeda terhadap suhu-udara-nya seperti terlihat pada Tabel 1 dan 2.

Tabel 1. Kecepatan Suara pada Media Udara dengan Suhu Beragam.[3]

Tabel 2. Kecepatan Suara pada Beragam Media.[5]

Suhu udara pada suatu daerah cenderung stabil, sehingga kecepatan suara pun cenderung stabil pada daerah tersebut. Kecepatan yang stabil pada suatu objek bergerak akan mengikuti persamaan ‘Gerak Lurus Beraturan’ (GLB).

s = υ.t …Persamaan (1)

*Dengan s = jarak tempuh objek; υ = kecepatan objek; dan t = durasi tempuh.

Dengan mengacu pada kecepatan gelombang suara dan menghitung durasi tempuhnya, maka dapat diketahui jarak antara sumber suara dengan pendengarnya. Inilah yang menjadi dasar dari suatu pengukuran berbasis Sensor Ultrasonik. Namun, pada pengukuran, umumnya Sensor Ultrasonik berperan sebagai sumber suara dan pendengarnya, kemudian dengan memanfaatkan sifat pemantulannya, maka pengukur dapat mengetahui jarak antara Sensor Ultrasonik dengan objek yang memantulkan gelombangnya, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.

Aplikasi-aplikasi Sensor Ultrasonik