Alat Uji Kebisingan yang Dikembangkan NASA Memperluas Penggunaannya Selain Pesawat Terbang
WirelessArray yang dikembangkan oleh Interdisciplinary Consulting Corporation (IC2), diletakkan di sini untuk uji terbang di Langley Research Center, membuat pengujian penerbangan drone menjadi cepat dan hemat biaya. (Gambar:NASA)
Produsen pesawat yang menjalankan uji kebisingan pada pesawat baru kini memiliki pilihan yang jauh lebih murah dibandingkan rangkaian mikrofon kabel tradisional. Dan cukup sensitif untuk membantu petani yang mempunyai masalah hama. Rangkaian mikrofon nirkabel yang baru-baru ini dibuat oleh sebuah perusahaan dengan bantuan NASA dapat menemukan lokasi serangga yang mengancam tanaman dengan mendengarkan suara yang mereka buat di ladang. Dan kini, pengujian dilakukan dengan cepat dan terjangkau hampir di mana saja.
Sejak merilis produk komersial pertamanya pada tahun 2017, sebuah sensor untuk pengujian terowongan angin yang dikembangkan dengan bantuan ekstensif dari NASA, Interdisciplinary Consulting Corporation (IC2) telah melipatgandakan jumlah stafnya dan pindah ke laboratorium dan ruang kantor yang lebih besar untuk memproduksi produk WirelessArray barunya. Tertarik untuk membuat uji terbangnya lebih terjangkau, Langley Research Center NASA di Hampton, Virginia, juga mendukung proyek baru ini, dengan beberapa kontrak Small Business Innovation Research (SBIR) dan konsultasi ahli.
WirelessArray yang dikembangkan oleh IC2 menggunakan node mandiri yang tahan cuaca, seperti ini, untuk mendeteksi kebisingan. Mikrofon dapat digantikan oleh sensor lain untuk mengumpulkan data selama sehari, seminggu, atau bahkan sepanjang tahun. Panel surya di bagian atas memberi daya pada baterai internal, dan data disimpan secara internal pada kartu memori. (Gambar:Perusahaan Konsultasi Interdisipliner)
Hasilnya adalah serangkaian pangkalan kecil berbentuk piring yang dilengkapi dengan beberapa sensor yang mengukur perubahan tekanan udara yang diciptakan oleh suara di atas. Pesawat terbang telah melalui pengujian kebisingan dan memerlukan sertifikasi, sehingga tidak melebihi tingkat kebisingan FAA yang ditetapkan untuk tipe bodi. Saat pesawat terbang tepat di atas kepala, susunan tersebut mengumpulkan data kebisingan untuk membuat peta dua dimensi dari tekanan suara dan sumbernya. Paket perangkat lunak khusus menerjemahkan informasi tersebut untuk pengguna akhir.
Berkat dukungan dari NASA, alat pengujian yang lebih terjangkau ini dapat diterapkan di luar pesawat terbang, mulai dari pemantauan hewan hingga pembangkitan energi ramah lingkungan.
NASA Aeronautics selalu menggunakan sistem kabel untuk mengumpulkan data yang sama tetapi melihat potensi pendekatan yang tidak terlalu rumit, kata Tony Humphreys, Chief Engineer di Langley’s Measurement Sciences. Humphreys mengawasi kontrak WirelessArray SBIR dan juga memberikan konsultasi dan bahkan perangkat prototipe yang digunakan perusahaan sebagai titik awal.
"Sebelumnya, ketika kami pergi ke Pangkalan Angkatan Udara Edwards untuk serangkaian uji terbang, kami menggunakan rangkaian besar dengan ratusan sensor. Kami memiliki sekitar 15 mil kabel untuk menghubungkan semuanya, dan dibutuhkan enam orang awak selama tiga hari untuk memasang dan merobohkannya," katanya. Kabel harus diposisikan dalam pola tertentu agar tidak tumpang tindih, dan jika hujan, setiap sensor harus ditutup untuk melindunginya dari presipitasi. Beberapa semi-truk mengangkut semua peralatan tersebut, bersama dengan generator listrik, rak server, dan peralatan lainnya.
Sebaliknya, dua staf IC2 tiba di lokasi uji penerbangan Langley dengan mengendarai minivan dengan semua perangkat keras yang diperlukan untuk menguji sistem WirelessArray. Namun Humphreys mengatakan data yang dihasilkan oleh sistem nirkabel yang lebih kecil sebanding dengan sistem konvensional.
Pengujian penerbangan yang dilakukan NASA dan maskapai penerbangan komersial dengan sistem kabel sangat mahal sehingga biasanya di luar jangkauan perusahaan kecil, kata Chip Patterson, Wakil Presiden IC2, yang berbasis di Gainesville, Florida. Teknologi ini, yang dirancang untuk memenuhi spesifikasi NASA, mengubah hal tersebut. Baik menggunakan satu atau 100 node sensor, siapa pun mampu melakukan pengujian penerbangan.
Uji terbang membantu produsen pesawat dan drone mengidentifikasi bagian mana dari pesawat yang paling banyak menimbulkan kebisingan. Penggunaan ratusan mikrofon berkabel menjadikannya proses yang mahal dan memakan waktu untuk menyempurnakan desain guna memenuhi persyaratan kebisingan. (Gambar:NASA)
“Setiap node berisi sistem komputer kecil,” kata Patterson. "Ia mampu memperoleh dan menyimpan data dalam memori pada kartu SD. Ia juga memiliki server web kecil yang memungkinkan pengguna akhir untuk menyodoknya, memintanya untuk memulai akuisisi, berhenti merekam, mengunduh file, memeriksa kesehatan baterai, dan banyak lagi."
Sistem kabel tradisional memerlukan pengunduhan semua data secara simultan dan instan, artinya array dibatasi oleh kapasitas hard drive yang dimasukkannya. Sistem IC2 yang lebih kecil memperoleh kumpulan data yang jauh lebih besar, memungkinkan data tersebut disimpan di setiap node hingga dikumpulkan. Jika, misalnya, satu node ditempatkan di lapangan untuk mengumpulkan pengukuran kebisingan komunitas selama beberapa bulan, maka Anda tidak perlu mengunjungi lokasi tersebut setiap hari untuk mendownload pengukuran.
WirelessArray mendukung berbagai sensor, sehingga mikrofon dapat dengan mudah ditukar dengan sensor optik atau berbagai jenis lainnya. Setiap unit memiliki baterai dan panel surya yang dapat diisi sendiri, mendukung penerapan jangka panjang. GPS internal menjaga pengambilan sampel tersinkronisasi di beberapa node, dan komunikasi nirkabel memungkinkan pengguna mengunduh data dari jarak jauh dan memantau kesehatan setiap perangkat. Penutup node yang diperkeras secara ramah lingkungan memungkinkan pengukuran dilakukan dalam cuaca apa pun tanpa perlindungan tambahan dari debu, salju, atau suhu ekstrem.
Sebuah startup yang mengembangkan kendaraan baru yang dikendalikan dari jarak jauh kini bisa mendapatkan data uji terbang yang canggih untuk dengan cepat mengidentifikasi masalah kebisingan saat lepas landas, terbang, atau mendarat. Beberapa penerbangan uji untuk setiap modifikasi dapat mempercepat waktu pemasaran karena biaya untuk menyiapkan, mengoperasikan, dan menghapus sistem sangat rendah.
Yang diperlukan untuk mengoperasikan node individual atau array yang luas hanyalah titik akses nirkabel siap pakai dan laptop standar yang dilengkapi dengan aplikasi perangkat lunak IC2. Node-node tersebut juga mudah diintegrasikan ke dalam sistem yang sudah ada.
Teknologi kecil dan portabel ini diterapkan pada berbagai proyek dan aplikasi di luar pengujian pesawat. IC2 bekerja sama dengan ahli entomologi untuk menggunakan data akustik guna mendengarkan suara serangga berfrekuensi tinggi di lingkungan pertanian. Menemukan tempat serangga memakan tanaman akan memungkinkan petani melakukan intervensi sebelum serangga tersebut menyebabkan kerusakan yang lebih besar sekaligus membatasi penggunaan pestisida di area tersebut.
Para peneliti sedang mencari cara untuk memantau tikus dalam lingkungan biologis dengan menukar sensor akustik standar yang cocok dengan pendengaran manusia dengan sensor ultrasonik. Hal ini memungkinkan pemantauan derit dan suara lain yang menunjukkan kesehatan dan kesejahteraan hewan. Sensor ultrasonik serupa dapat memantau jalur penerbangan pesawat supersonik, mengidentifikasi kapan ledakan sonik mendekati suatu area.
Teknologi ini dapat diterapkan pada apa pun yang menghasilkan suara, mengumpulkan data sesuai jadwal yang telah ditentukan atau sesuai permintaan. Turbin angin, tempat uji mesin roket, dan pengamatan lingkungan seperti tingkat kebisingan di bandara hanyalah beberapa kemungkinan. NASA juga dapat menggunakan sistem ini untuk mengumpulkan data untuk desain pesawat yang benar-benar baru.
"Kami telah mendorong sisi akustik ketika aeronautika beralih ke konsep yang lebih maju seperti sayap yang diperkuat rangka, mungkin propulsi listrik terdistribusi, atau lainnya. Hal ini meningkatkan kebutuhan akan pengujian kebisingan dan sertifikasi kebisingan untuk konfigurasi baru," kata Humphreys. Jadi, para insinyur NASA dapat segera menukar semi-truk dan server tersebut dengan beberapa minivan dan laptop.
Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi di sini .
