17627804 Instrumentasi Metrologi i

7/30/2019 17627804 Instrumentasi Metrologi i

1/19

INSTRUMENTASI METROLOGI I (Bagian 1)

Oleh : Ir.H. Bimbing Atedi

Bahan ajar semester IV

1. Umum.

Instrumentasi (Instrumentation)

Bidang ilmu dan teknologi yang mencakup perencanaan, pembuatan dan penggunaan

instrument atau alat ukur besaran fisika atau sistem instrument untuk keperluan diteksi, penelitian,

pengukuran, pengaturan serta pengolahan data.

Metrologi (Metrology)

Ilmu Pengetahuan dan Teknologi yang berkaitan dengan kegiatan pengukuran.

Metrologi mencakup tiga hal utama:

1. Penetapan definisi satuan-satuan ukuran yang diterima secara internasional; misal:

meter, kilogram dsb.2. Perwujuan satuan-satuan ukuran berdasarkan metode-metode ilmiah, misal perwujudan

nilai meter menggunakan gelombang cahaya laser.

3. Penetapan rantai ketertelusuran dengan menentukan dan merekam nilai dan akurasi

suatu pengukuran dan menyebarluaskan pengetahuan tersebut, misalnya hubungan

(perbandingan) antara nilai ukur sebuah mikrometer ulir terhadap balok ukur sebagai

standar panjang dilaboratorium.

1.1. Satuan-satuan dalam Metrologis

Satuan Sistem Internasional (Le Systeme Internationale dUnites) SI

Satuan Dasar adalah satuan pengukuran sebuah besaran dasar pada sebuah sistem besaran phisik.

Definisi dan realisasi dari setiap satuan dasar dapat berubah dengan adanya penelitiankemetrologian yang dapat menemukan kemungkinan dicapainya definisi dan realisasi yang lebih

akurat dari besaran phisik tersebut.

Contoh: Definisi meter

Th. 1889 didasarkan pada prototipe internasional X meter dari bahan Platinum- Iredium yang

sekarang disimpan di Perancis.

Th. 1960, meter berubah menjadi standar cahaya yang difinisinya sebagai panjang gelombang dari

spektral Krypton 86

Th. 1983, pada konggres CGPM 17, didefinisikan ulang bahwa satu meter adalah jarak tempuh dari

gelombang cahaya Helium-Neon pada tabung vakum dengan kecepatan

1/ 299 792 458 second, yang direliarisasikan dalam panjang gelombang laser yang distabilkan

dengan iodine.

1.2.Satuan Dasar SI

Besaran Satuan Turunan Simbol

Panjang Meter MMassa Kilogram KgWaktu Sekon SArus listrik Amper ASuhu termodinamika Kelvin K
http://jurnalsttm.wordpress.com/2008/05/09/instrumentasi-metrologi-i-bagian-1/http://jurnalsttm.wordpress.com/2008/05/09/instrumentasi-metrologi-i-bagian-1/


2/19

Jumlah zat mole MolIntensitas cahaya candela Cd

1.2.1.Definisi Satuan Dasar SI

Meter : panjang lintasan yang ditempuh oleh cahaya dalam tabung vakum dalam

waktu1/ 299 792 458 second.

Kilogram : massa prototipe kilogram internasional

Sekon: durasi dari 9 192 631 770 periode radiasi yang sesuai dengan transisi antara

dua tingkat sangat halus dari ground state sebuah atom cecium 133.

Ampere: arus tetap yang jika tidak dijaga dalam dua kawat konduktor yang lurus

dan paralel dengan panjang tak terhingga dan luas penampang dapat diabaikan

serta berjarak 1 meter satu sama lain , dalam ruang hampa akan menghasilkan

gaya sebesar 2 x 10-7 newton per meter panjang kawat.

Kelvin: 1/ 273,16 dari suhu termodinamis titik tripel air.

Mole : jumlah zat dari sebuah sistem yang mengandung intensitas sebanyak

intensitas yang ada dalam 0,012 kg atom karbon -12.

Candela: intensitas luminasi pada arah tertentu dari sejumlah sumber yang

memancarkan radiasi monocromatik dengan frequensi 540 x 10-12 herz dan

mempunya intensitas radian pada arah tersebut sebesar 1/638 watt per steradian.

1.2.2.Satuan Turunan SI

Satuan Turunan adalah sebuah satuan pengukuran dari sebuah besaran turunan dalam sebuahsistem besaran.

Satuan turunan SI yang dinyatakan dengan satuan SI

Besaran Turunan Satuan Turunan Simbol

Luas Meter persegi m2

Isi Meter kubik m3

Kecepatan Meter per sekon m s-1

Percepatan Meter per sekon kuadrat m s-2

Kecepatan sudut Radian per sekon rad s-1

Percepatan sudut Radian per sekon kuadrat rad s-2

Densitas Kilogram per meter kubik kg m-3

Intensitas medan listrik Amper per meter A m-1

Densitas arus listrik Amper per meter persegi A m-2

Momen gaya Newton meter N mKekuatan medan listrik Volt per meter V m-1

Permeabilitas Henry per meter H m-1

Permisivitas Farad per meter F m-1

Kapasitas panas spesifik Joule per kilogram kelvin J kg-1K-1

Konsentrasi jumlah zat Mol per meter kubik mol m-3


3/19

luminasi Candela per meter persegi cd m-3

Contoh: Dari hubungan fisik antara besaran panjang yang diukur dalam satuan m, dan besaran

waktu yang diukur dalam satuan s, maka besaran kecepatan yang diukur dalam satuan m/s dapat

diturunkan.

Satuan turunan dinyatakan dalam satuan dasar dengan simbol matematis perkalian dan pembagian.

1.2.3.Satuan Turunan SI yang nama dan simbolnya terdapat satuan turunan SI dengan nama simbol

khusus.

Besaran Turunan Satuan turunan SInama khusus

Simbolkhusus

Dalam satuan SI Dalam SatuanDasar SI

Frequensi Herz Hz s-1

Gaya Newton N m.kg.s-2

Tekanan Pascal Pa N/m2 m-1 kg s-2

Energi, kerja, jumlah panas Joule J N.m m2 kg s-2

Daya, fluk radian Watt W J/s m2 kg s-3

Muatan listrik Coulmb C s.ABeda potensial listrik Volt V W/A m2 kg s-3A-1

Kapasitasi listrik Farad F C/V m2 kg-1 s-4A2Tahanan listrik Ohm V/A m2 kg s-3A-2

Daya hantar listrik Siemens S A/V m-2 kg-1 s3A2

Fluks magnet Webere Wb V.s m2 kg s-2A-1

Induktansi Henry T Wb/m2 kg s-2 A-1

Fluk luminan lumen H Wb/A m2 kg s-2A-2

Iluminasi lux lm Cd.sr m2 s-2Cd = CdAktifitas radio nuklida becquerel Bq s-1

Dosis, kerma, energi gray Gy J/kg m2 s-2

Setara dosis sievert Sv J/kg m2 s-2

Sudut bidang radian Rad m.m-1 = 1Sudut ruang Steradian Sr m.m-1 = 1

1.2.4.Satuan dasar yang digunakan dalam besaran yang berbeda-beda seperti pada Tabel berikut:

Besaran Turunan Satuan Turunan Simbol Dalam Satuan Dasar SI

Viskositas dinamik pascal newton Pa.s m-1 kg.s-1

Momen gaya newton meter N.m m-2 kg.s-2

Tegangan permukaan newton per meter N/m kg.s-2

Kecpatan sudut radian per sekon Rad/s m.m-1 s-1 = s-1

Percepatan sudut radian per sekon kuadrat Rad/s2 m.m-1 s-2 = s-2

Densitas fluk panas watt per meter persegi W/m2 Kg.s-3

Kapasitan panas, entropi joule per kelvin J/K m-2 kg. s-2.K-1

Kapasitas panas spesifik, entopispesifik joule per kilogram kelvin J(kh.K) m

-2

. s

-2

.K

-1

Energi spesifik joule per kilogram J/kg m-2 . s-2

Konduktivitas termal watt per meter kelvin W(m.K) m.kg.s-3.K-1

Densitas energi joule per meter kubik J/m3 m-1.kg.s-2

Kekuatan medan listrik volt per meter V/m m.kg.s-3.A-1

Densitas muatan listrik colomb per meter kubik C/m3 m-3.s.ADensitas fluks listrik coulom per mtr persegi C/m2 m-2.s.APermitivitas farad per meter F/m m-3.kg-1 s4 A2


4/19

Permeabilitas henry per meter H/m m.kg.s-2.A-2

Energi molar joule per mole J/mol m2.kg.s-2.mol-1

Entropy molar, kapasitas panas joule per mole kelvin J/(mol/K) m2.kg.s-2.K-1mol-1

Paparan sinar X dan Y coulomb per kilogram C/kg kg-1.s.Agray per sekon Gy/s m2s-3

Intensitas radian watt per steradian W/sr m4.m-2.kg.s-3=

m-2 kg.s-3radiansi watt perian meter pesegi

steradW/(m2-sr) m2.m-2.kg.s-3 =

kg s-3

Konsentrasi katalik katal per meter kubik Kat/m3 m-3.s-1.mol

1.2.5.Satuan-satuan SI yang diterima untuk digunakan bersama dengan satuan SI, karena banyak

digunakan (Satuan Selain SI yang diterima)

Besaran Satuan Simbol Nilai dalam satuan SI

Waktu MenitJamhari

minhd

1 min = 60 s1 h = 60 min = 3600 s1 d = 24 h

Sudut permukaan derajatmenitsekonnygrad

gon

1 = ( /180) rad1 = (1/60) = (/10800) rad1 = (1/60) = (/648000)rad1 gon = (/2000) rad

Volume liter L, l 1 l = 1 dm3 = 10-3 m3

Massa ton metrik T 1 t = 103 kg

1.2.6. Satuan-satuan selain SI yang digunakan pada bidang-bidang tertentu

Besaran Satuan Simbol Nilai dalam satuan SI

Panjang Mil laut 1 mil laut = 1852 mKecepatan Knot 1 mil laut/jam = 1852/ 3600 m/sMassa Karat 1 karat = 2 x 10-4 kg = 200 mgDensitas linier Tex tek 1 tek = 10-6 kg/m = 1 mg/m

Kekuatan sistem optik Dioptri 1 dioptri = 1 m-1

Tekanan pada fluida dalamtubuh manusia

Milimeter merkuri mmHg 1 mmHg = 133 322 Pa

Luas Are a 1 a = 100 m2

Luas Hektar ha 1 ha = 104 m2Tekanan Bar bar 1 bar = 100 k Pa = 10-5 Pajarak Angtrom A 1 A = 0,1 nm = 10-10 mpenampang barn b 1 b = 10 -28 m2

1.2.7.Prefiks atau Awalan Satuan SI

Faktor Nama Perfiks Simbol Faktor Nama Perfiks Simbol

101 deka da 10-1 desi d102 hekto h 10-2 centi c103 kilo k 10-3 milli m106 mega M 10-6 micro 109 giga G 10-9 nano n1012 tera T 10-12 pico p1015 peta P 10-15 femto f 1018 exa E 10-18 atto a1021 zetta Z 10-21 zepto z


5/19

1024 yolta Y 10-24 yocto y

1.2. Pengertian Metrologi dan Penerapannya

Ukuran suatu benda kerja baru dapat diketahui setelah benda tersebut diukur.

Ilmu pengetahuan teknik tentang ukur mengukur secara luas dinamakan metrologi(metrology), sebagaimana ditulis dalam bahasa inggris Metology is science of measurement.

Pembagian Utama dalam Metrologi

1. Metrologi Ilmiah (Scientific Metrology) : pengukuran yang berhubungan dengan

pengaturan dan pengembangan standar-standar pengukuran dan pemeliharaannya.

2. Metrologi Industri (Industrial Metrology): pengukuran yang bertujuan untuk

pengendalian mutu suatu produk di industri dengan memastikan bahwa sistem

pengukuran dan alat-alat ukur berfungsi dengan akurasi yang memadai, baik dalam

proses produksi maupun pengujiannya.

3. Metrologi Legal (Legal Metrology): pengukuran yang berkaitan dengan transaksi

perdagangan, kesehatan, keselamatan dan kepentingan umum.

Metrologi Ilmiah dan Metrologi Industri merupakan bagian dari Metrologi Teknis.

Berdasarkan sifat besaran fisiknya , metrologi dapat dibagi menjadi beberapa kelompok kerja,

yaitu :

metrologi dimensi yang berkaitan dengan pengukuran panjang, sudut, profil

permukaan, geometrik dsb.

metrologi massa menangani besaran massa, gaya, tekanan dst

metrologi mekanik yang melibatkan kecepatan, momen, getaran dst

metrologi fisik yang berhubungan dengan msalah volemetri, viskositas, densitas,

aliran dst

metrologi listrik dengan besaran dasar arus listrik dan waktu dan turunannya

sebagai komponen utamanya.

metrologi suhu melibatkan pengukuran suhu dibawah suhu 0 0 C sd ribuan 0 C.

metrologi optik pengukuran yang berkaitan dengan photometri, radiometri

dan lain-lain

Berdasarkan bidang aplikasinya, metrologi dapat dibedakan menjadi :

metrologi industri dengan fokus pengukuran untuk pengendalian mutu produk.

metrologi medik untuk ketepatan analisis penyakit, dalam pelayanan kesehatan.

metrologi astronomi untuk kepentingan penerbangan antariksa dan ilmu falak.

metrologi akustik untuk perancangan akustik gedung, analisis kebisingan dst.

Jadi perlu diketahui bahwa kegiatan pengukuran tersebut tergantung pada tujuan

pemakaian, suatu jenis alat ukur yang sama dapat dikelola berdasarkan metrologi legal atau

metrologi teknis.

Didalam pembahasan selanjutnya akan banyak berkaitan dengan kegiatan pegukuran di

industri yaitu metrologi teknis, yang penerapannya pada pengukuran besaran fisik sebagai metrologiindustri.

1.2.1. Pengukuran (measurement)

Kegiatan mengukur dapat diartikan sebagai proses perbandingan suatu obyek

terhadap standar yang relevan dengan mengikuti peraturan-peraturan terkait dengan tujuan

untuk dapat memberikan gambaran yang jelas tentang obyek ukurnya.

Dengan melakukan proses pengukuran dapat:


6/19

membuat gambaran melalui karakteristik suatu obyek atau prosesnya.

mengadakan komunikasi antar perancang, pelaksana pembuatan, penguji mutu

dan berbagai pihak yang terkait lainnya.

memperkirakan hal-hal yang akan terjadi

melakukan pengendalian agar sesuatu yang akan terjadi dapat sesuai dengan

harapan perancang.

Bidang-bidang dan sub-bidang dengan contoh standar pengukuran yang berkaitan dapat dijelaskan

seperti pada Tabel 1

Tabel 1

Bidang Sub-bidang Standar pengukuran yang pentingMassa dan besaran

yang terkaitPengukuran Massa Standar massa eimbangan standar, mass

comparatorGaya dan tekanan Load cell, dead weight tester, force, moment and

torque converter; pressure balance oil ang gas.Universal Testing Machine.

Volume, densitas dan

viskositas

Aerometer gelas, glassware laboratory um,

vibration densitometer, viscometer capiler gelas,viscometer rotasi, skala viskometri

Kelistrikan dankemagnitan

Kelistrikan DC Komparator arus kriogenis, efek Josephson danefek Quantum Hall, acuan diode Zener, metodepotensiometris, jembatan (bridge) komparator

Kelistrikan AC Pengubah (converter) AC/DC, kapasitor standar,kapasitor udara, induktansi standar, kompensator,watt meter.

Kelistrikan frekuensi tinggi Pengubah termal, calorimeter, bolo meterArus kuat dan tegangan tinggi Transformator pengukur arus dan tegangan,

sumber tegangan tinggi acuan

Panjang

Panjang gelombang daninterferometri

Laser stabil, interfeometri, sistem laserpengukuran, komparator interfrometri

Metrologi Dimensi Balok ukur,skala mistar, step gauge, setting ring,plug gauge, heih master, dial indicator,micrometer, standar kerataan optis, CMM, scanmicrometer

Pengukuran sudut Autocolimator, rotary table, balok sudut, polygon,precision level

Bentuk Kelurusan, kerataan, kesejajaran, kesikuan,kebundaran, cylinder square

Kekasaran Permukaan Step height and groove standard, standar kekasaran, roughness measu ring machine

Waktu dan Frekuensi Pengukuran waktu Standar frekuensi atomic sesium, alat ukur intervalwaktu

Frekuensi Standar frekuensi atomic Cecium, isola tor kuarsa,

laser, pencacah elektronik dan sinthesiser, alatukur geodetic.


7/19

Termometri Pengukuran suhu secara kontak Temometer gas, t itik tetap, ITS 90, ter mometertahanan platina, temokopel

Pengukuran suhu secara nonkontak

Black body suhu tinggi, radiometer krio genis,pyrometer,fotodiode Si

Kelembaban Miirror dew point meter atau hygrometer

elektronik, dobel pressure, temperature humiditygenerator

Radiasi Pengion danRadioaktive

Dosis terserap produk industrytingkat tinggi

Kalorimeter, high dose rate cavity ter kalibrasi,dosimeter dikromat.

Dosis terserap produk medis Kalorimeter, kamar ionisasi.Perlindungan terhadap radiasi Kamar ionisasi, berkas/medan radiasi acuan,

pencacah proposional dan lain nya, TEPC,spektroneter neutron Bonner

Radioaktivitas Kamar ionisasi tipe sumur (well), sum ber radioaktivitas bersertifikat, spektroskopi gama danalpha , ditektor 4 Gamma.

Serat optis Bahan acuan serat AuFotometi danRadiometri

Radiometri optis Radiometer kriogenis,ditektor, sumber acuan laser stabil, bahan acuan serat Au

Fotometri Ditektor cahaya tampak, fotodioda Si, ditektor efisiensi kuantum

Kolorimetri Spektrofotometer Aliran Aliran gas (volume) Bell profer, meter gas rotary, meter gas turbin,

meter transfer dengan critical nozzle

1.2.3. Metode Pengukuran

Pada umumnya metode pengukuran adalah membandingkan besaran yang diukaur terhadap

standarnya. Bagaimana proses membandingkan dilakukan, diantarnaya harus diketahui:

- konsep dasar tentang besaran yang dilakukan

- dalil fisika tentang besaran tersebut- spesifikasi peralatan yang harus digunakan pengukuran

- proses pengukuran yang dilakukan

- urut-urut an langkah yang harus dilakukan

- kualifikasi operator

- kondisi lingkungan

1.2.4.Terminologi dan metodologi pengukuran yang standarkan meliputi sbb:

a. Metode pengukuran fundamental

Pengukuran berdasarkan besaran-besaran dasar (panjang, massa, waktu dsb) yang dipakaiuntuk mendifinisikan besaran yang diukur. Misal pengukuran gravitasi dengan cara bola

jatuh, diukur massa benda yang jatuh, jarak yang ditempuh dan waktu yang diperlukan

untuk menempuh jarak tersebut. Disini nilai percepatan gravitasi langsung ditentukan

dengan mengukur besaran dasar massa, panjang dan waktu.

a. Metode pengukuran langsung


8/19

Metode pengukuran dimana nilai besaran langsung terbaca pada alat ukur tanpa

memerlukan pengukuran besaran-besaran lain yang mempunyai hubungan fungsional

dengan besaran yang diukur. Contoh:

- pengukuran panjang dengan memakai mistar.

- pengukuran massa dengan neraca sama lengan

a. Metode pengukuran tidak langsung

Pengukuran yang diukur ditentukan dengan jalan mengukur besaran lain yang mempunyai

hubungan funsional dengan besaran yang diukur, Contoh:

- pengukuran tekanan dengan mengukur tingginya kolom cairan didalam suatu tabung

- pengukuran suhu dengan mengukur tahanan listrik kawat platina ( temometer tahanan

platina).

d. Metode perbandingan

Membandingkan besaran yang diukur dengan besaran sejenis yang telah diketahui

nilainya. Contoh:

-. mengukur tegangan dengan pontensio meter. Disini tegangan yang akan diukur

dibandingkan dengan tegangan sel standar-. mengukur tahanan listrik dengan jembatan Wheatstone.

e. Metode subtitusi

Metode pengukuran dimana besaran yang diukur diganti oleh besaran yang sejenis yang

nilainya telah diketahui dan dipilih sedemikian rupa sehingga menimbulkan efek yang sama

terhadap penunjukkan alat ukur.

f. Metode deferensial

Metode dimana besaran yang diukur dibandingkan dengan besaran yang sejenis yang telah

diketahui yang nilainya hanya berbeda sedikit dengan yang diukur adalah perbedaan itu.

Contoh:

-. Pengukuran panjang dengan menggunakan komparator

-. Pengukuran distribusi suhu didalam ruangan yang suhunya hampir seragam dengan

memakai termokopel differinsial.

g. Metode nol

Metode pengukuran dimana nilai besaran yang diukur ditentukan dengan

menyetimbangkan, mengatur satu atau lebih besaran yang telah diketahui yang dengan

besaran ini mempunyai hubungan tertentu dan dalam keadaan setimbang diketahui

bentuknya. Contoh:

- pengukuran impendansi dengan memakai rangkaian jembatan impendansi

- pengukuran tegangan dengan memakai potensiometer.

1.2.5. Karakteristik alat ukur dan Proses Pengukuran

Proses pengukuran identik dengan proses produksi disuatu industri. Produk proses

pengukuran adalah berupa angka-angka. Karakteristik yang menonjol dari proses pengu kuran

adalah pengukuran yang dilakukan berkalikali terhadap suatu besaran yang konstan harganya

menghasilkan yang tidak sama. Bagaimana sempurnanya persyaratan metodenya dipenuhi selalu

ada perbedaan pada hasil-hasil ukurnya. Angka mana yang dianggap benar ? Analisis statistik

menyatakan bahwa nilai yang benar akan didapat bila pengukuran dilakukan tak terhingga kali

pada kondisi yang sama Dan kita tidak akan punya waktu dan biaya untuk melakukan seperti


9/19

tersebut diatas. Karena itu harga yang benar tidak akan pernah diketahui, kemungkinan hanya

dapat angka pendekatan saja. yang berdasarkan harga rata-rata dari sejumlah pengamatnya.

Akan tetapi harga rata-rata saja tidak cukup, angka tersebut harus disertai dengan keterangan

yang menyatakan:

a. Rentang yang menyatakan berapa dekatnya nilai pendakatan tersebut terhadap harga yang

sebenarnya.b. Jaminan atau tingkat keyakinan (Confidence Level) bahwa angka rata-rata akan diperoleh

lagi jika kita melakukan beberapa kali terhadap besaran tersebut.

Contoh: Bila dari hasil penimbangan massa dituliskan sbb:

( 100 2 ) kg pada Confidence Level = 95%


10/19

INSTRUMENTASI METROLOGI I (Bagian 2)

Oleh : Ir.H. Bimbing Atedi

Bahan ajar semester IV

2. ALAT UKUR

2.1. Pengertian Alat Ukur (instrument)

Untuk melakukan kegiatan pengukuran, diperlukan suatu perangkat yang dinamakan

instrumen (alat ukur). Jadi instrumen adalah sesuatu yang digunakan untuk membantu kerja indera

untuk melakukan proses pengukuran. Misalnya pada mobil, manometer (pressure gauge) pengukur

tekanan udara dalam ban, termometer ( pengukur suhu mesin), speedometer ( pengukur kecepatan)

levelmeter (pengukur bahan bakar pada tangki), pH meter (pengukur derajat keasaman dalam

batere) dst.

Instrument atau alat ukur terdiri dari banyak jenis yang dapat juga dikelompokkan

melalui disiplin kerja atau besaran fisiknya. diantaranya:

alat ukur dimensi: mistar, jangka sorong, mikrometer, bilah sudut, balok ukur,

profile proyector, universal measurung machine dst.

alat ukur massa : timbangan,comparator elektronik,weight set dstalat ukur mekanik; tachometer, torquemeter, stroboscope dll

alat ukur fisik : gelas ukur, densitometer, visosimeter, flowmeter .

alat ukur listrik: voltmeter, amperemeter, jembatan Wheatstone

alat ukur suhu: termometer gelas, PRT

alat ukur optik: luxmeter,fotometer, spectrometer

dan lain-lain

2.1.1. Istilah-istilah pada alat ukur

Rentang Ukur (Range) besarnya daerah pengukuran mutlak suatu alat ukur.

Sebuah jangka sorong mempunyai range 0 sd 150 mm

Dayabaca (sering disebut resolusi/atau resolution) jarak ukur antara dua garis

skala yang berdampingan pada alat ukur analog, atau perbedaan penunjukkan terbaca

dengan jelas pada alat ukur digital.Span: besarnya kapasitas ukur suatu alat ukur, misal mikrometer luar mempunyai

span ukur 25 mm, artinya rentang ukur 0 25, 25 50, 50 75 .dst.

Kepekaan (sensitivity) perbandingan antara perubahan besarnya keluaran dan

masukkan pada suatu alat ukur setelah kesetimbangan tercapai.

Kemampuan ulang (repeatibility) kesamaan penunjukkan suatu alat ukur jika

digunakan untuk mengukur obyek yang sama, ditempat yang sama, serta dalam waktu

yang hampir tidak ada berselisih antara pengukuran-pengukuran tersebut.
http://jurnalsttm.wordpress.com/2008/05/09/instrumentasi-metrologi-i-bagian-2/http://jurnalsttm.wordpress.com/2008/05/09/instrumentasi-metrologi-i-bagian-2/


11/19

2.2. Bagian-bagian dari alat ukurSecara garis besar suatu alat dibagi menjadi 3 komponen utama yaitu :

1. Sensor atau peraba

2. Pengubah /pengolah sinyal atau tranduser

3. Penunjuk atau indikator/ display dan pencatat atau rekorder

1. Sensor bagian alat ukur yang merasakan adanya sinyal yang harus diukur atau bagian yangberhubungan langsung dengan benda ukurnya. Ada dua jenis sensor, yaitu kontak dan non

kontak. Sensor kontak banyak digunakan pada prinsip alat ukur mekanik dan elektrik,

sedang sensor non kontak pada prinsip optik dan pneumatik. Contoh sensor pada mikrometer

adalah kedua permukaan ukur yang menjepit benda ukur, pada dial indikator terletak pada

ujung tangkai batang ukurnya.

2. Tranduser berfungsi untuk memperkuat/memperjelas dengan mengubah sinyal sinyal yang

diterima dari sensor dan mengirim hasil ke penunjuk atau indikator/ rekorder maupun

kontroler. Kemungkinan pada tranduser sinyal dirubah dengan besaran lain, misalnya system

mekanik menjadi elektrik kemudian diubah kembali menjadi sistem mekanik Jadi prinsip

kerja dari alat ukur tergantung dari pengubahnya, yang dapat dibedakan menjadi beberapa

prinsip kerja, yaitu :

1. sistem mekanik

2. sistem elektrik

3. sistem optik

4. sistem pneumatik

5. sistem gabungan diantara tersebut diatas, diantaranya:

a. sistem optomekanik

b. sistem optoelektronik

c. sistem mekatronik dst

Contoh tranduser pada mikometer berupa sistem ulir presisi, pada dial indikator berupa sistem

rodagigi yang dapat mengubah dari gerakan linier menjadi gerakan berputar pada indikatornya.

3. Penunjuk atau indikator bertugas untuk menayangkan data ukur yang berupa garis-garis skala

pada mikrometer atau jarum yang bergerak melingkar dengan menunjuk skala ukur yang

melingkar juga.

Rekorder dapat mencatat data ukur dalam bentuk numerik atau grafik, sedangkan kontrolerberfungsi untuk mengendalikan besarnya nilai obyek yang diukur sesuai dengan nilai ukur yang

dikehendaki. Tidak semua alat ukur dilengkapi dengan rekorder dan atau kontroler, namun untuk

alat-alat ukur yang modern yang dilengkapi dengan pembacaan digital sering dilengkapi dengan

pengolah data secara statistik (SPC statistic process control). Komponen pengolah data ini

sangat membantu khususnya bagi mereka yang bekerja dibagian pengendalian mutu produk yang

dibuat secara massa (mass product). Setiap dimensi dilakukan pengukuran beberapa kali,

langsung data-data tersebut dapat diolah, sehingga operator dapat memperoleh informasi tentang

harga rata-rata, simpangan baku dan parameter statistik lainnya termasuk penayangan

histogram, diagram x-R dsb.

2.3. Pengambilan data pengukuran

Pengambilan data adalah bagian dari proses pengukuran yang menuntut ketelitian ataukesaksamaan yang tinggi, karena kegiatan ini selalu dibayangi oleh kemungkinan sulitnya pengulanganproses pengukuran jika data yang sudah diperoleh mengalami kekeliruan. Kesulitan pengambilan dataulang antara lain disebabkan oleh sudah berlalunya obyek pangukuran ke pos pengerjaan berikutnya,sehingga menyulitkan pelacakan, dan berubahnya karakteristik elemen pengukuran terhadap waktu,misalnya perubahan suhu atau perubahan karakteristik alat ukur yang akan mengakibatkan berubahnyanilai ukur. Oleh karena itu, proses pengambilan data sebaiknya dilakukan hanya pada satu kesempatansampai tuntas dan tanpa kekeliruan.


12/19

2.3.1 Elemen Pengambilan data

Dalam proses pengambilan data terdapat lima elemen yang terlibat yaitu:

1. Obyek ukur

2. Standar ukur

3. Alat Ukur

4. Operator pengukuran

5. Lingkungan

Proses pengukuran tidak dapat berlangsung dengan baik bila salah satu dari keempat elemen

yang pertama tidak ada. Faktor lingkungan selalu hadir pada setiap situasi. Kelima elemen perlu

dipahami agar kesalahan yang ditimbulkan oleh setiap elemen dapat dipelajari. Proses pengukuran

dilakukan si operator dengan membandingkan benda ukur (obyek) dengan alat ukur (standar) yang

sudah diketahui nilai ukurnya (kalibrasi) dengan sarana ruang dan alat bantu ukur yang memenuhi

persyaratannya.

1) Obyek ukur

Obyek ukur adalah komponen sistem pengukuran yang harus dicari karakteristik dimensionalnya,

misal panjang, jarak, diameter, sudut, kekasaran permukaan dst, agar hasil ukurnya memberikan

nilai yang aktual, maka sebelum proses pengukuran dilakukan, obyek ukur harus dibersihkan

dahulu dari debu, minyak atau bahan lain yang menutup atau mengganggu permukaan yang akan

diukur.

2). Standar Ukur

Standar ukur adalah komponen sistem pengukuran yang dijadikan acuan fisik pada proses

pengukuran. Bagi pengukuran dimensional standar satuan ukuran adalah standar panjang dan

turunannya. Dalam proses pengukuran yang baik menuntut standar ukur yang mempunyai akurasi

yang memadai dan mampu telusur ke standar nasional/ internasional.

3) Alat Ukur

Alat ukur adalah komponen sistem pengukuran yang berfungsi sebagai sarana pembanding antara obyekukur dan standar ukur, agar nilai obyek ukur dapat ditentukan secara kuantitatif dalam satuan standarnya.Ciri-ciri dari alat ukur yang baik adalah yang memiliki kemampuan ulang yang ketat, kepekaan yangtinggi, histerisis yang kecil dan linieritas yang memadai.

4) Operator pengukur

Operator pengukur adalah orang yang menjalankan tugas pengukuran dimensonal baik secara

keseluruhan maupun bagian demi bagian. Tugas ini terdiri dari pos pekerjaan, diantaranya:

pemeriksaan obyek ukur (dan gambar kerja)

pemilihan alat-alat ukur (dan standar ukur)

persiapan pengukuran (penjamin kebersihan, penyusunan sistem ukur,

pemeliharaan kondisi lingkungan dan lain-lain).

perhitungan analisis kesalahan pengukuran ( dan pembuatan interprestasi

ketidakpastian pengukuran)

penyajian hasil pengukuran (dalam bentuk laporan pengukuran).

Seorang operator hendaknya dibekali dengan pengetahuan:

- kemampuan membaca gambar kerja

- pengetahuan tentang sistem toleransi

- kemampuan menjalankan alat/mesin ukur

- pengetahuan tentang statistika pengukuran dan teori ketidakpastian

5).Lingkungan

Proses pengukuran dapat dilakukan dimana saja: diruang terbuka maupun diruang ysng

terkondisi. Pada ruang terkondisi khususnya pengukuran dimensional tentunya akan menjamin


13/19

hasil ukur lebih akurat,dengan persyaratan yang dipersyaratkan bagi sebuah ruang untuk

keperluan pengukuran/kalibrasi dimensional adalah sbb:

- suhu 20 1 0 C

- kelembaban relatif 50 %

2.4.Proses Pengukuran

Sebelum pengukuran dilakukan , secara administratif perlu dipersiapkan petunjuk pemakaian

alat ukur, dan grafik untuk mencatat hasil pengambilan data, serta gambar tata letak dari sistem

pengukuran. Alat ukur yang akan digunakan perlu dilakukan pemeriksaan, yaitu uji visual,

fungsional dan unjuk kerja.

- Uji visual dimaksudkan untuk melihat kelengkapan alat ukur, dan cacat yang dapat

dilihat mata.

- Uji fungsional untuk memeriksa tanggapan yang terjadi sebagai akibat input yang

diberikan dengan mengubah posisi setiap tombol.

- Apabila semua fungsinya dapat bekerja alat ukur tersebut dapat digunakan dengan

catatan terdapat hasil uji unjuk kerja secara tertulis, yang berupa laporan kalibrasi

atau sertifikat kalibrasi.

Dilihat dari jumlahnya pengambilan data dapat dilakukan satu sampai beberapa kali dimaksudkan

untuk menjamin nilai kebenaran hasil ukur, data-data harus diambil lebih dari dua kali pada setiap

posisi. Oleh karena itu pengambilan data yang dilakukan secara berulang, sehingga dapat memiliki

peluang yang lebih baik untuk mendekati harga yang sebenarnya.

Di pihak lain, jumlah obyek pendataannya sendiri dapat hanya satu atau beberapa buah.

Dengan demikian dapat terjadi kombinasi :

obyek tunggal pengambilan data satu kali

obyek tunggal pengambilan data berulang

obyek majemuk homogen pengambilan data satu kali

obyek majemuk homogen pengambilan data berulang

Dalam kasus obyek majemuk homogen baik pengambilan data satu kali maupun berulang, dapat

diperoleh proporsi status obyek. Namun untuk hasil yang lebih akurat, lebih baik dipilih

pengambilan data yang berulang. Karena cara ini akan mengurangi kemungkinan adanya status

obyek yang meragukan khususnya bagi obyek yang berada pada nilai batas.

3.KALIBRASI (CALIBRATION)

3.1.Definisi

Kalibrasi bagian dari Metrologi kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional nilai

penunjukkan alat ukur dan bahan ukur. atau Kalibrasi adalah memastikan hubungan antara

harga-harga yang ditunjukkan oleh suatu alat ukur atau sistem pengukuran, atau harga-harga yang

diabadikan pada suatu bahan ukur dengan harga yang sebenarnya dari besaran yang diukur.

3.2.Kalibrasi di industriMenjamin ketertelusuran peralatan ukur yang digunakan dalam pengukuran dan

pengujian suatu produk industri. Atau menjamin suatu hasil pengukuran, maka alat ukur dan

bahan ukur yang digunakan dalam proses pengukuran harus dikalibrasi.

3.3. Kalibrasi alat ukur

Kalibrasi adalah kegiatan untuk mengetahui kebenaran konvensional nilai penunjukkan suatu alatukur. Kalibrasi dilakukan dengan cara membandingkan alat ukur yang diperiksa terhadap standar ukur yang


14/19

relevan dan diketahui lebih tinggi nilai ukurnya. Selanjutnya untuk mengetahui nilai ukur standar yangdipakai, standarnya juga harus dikalibrasi terhadap standar yang lebih tinggi akurasinya. Dengan demikiansetiap alat ukur dapat ditelusuri (traceable) tingkat akurasinya sampai ke tingkat standar nasional dan ataustandar internasional.

Dari proses kalibrasi dapat menentukan nilai-nilai yang berkaitan dengan kinerja alat ukur ataubahan acuan. Hal ini dicapai dengan pembandingkan langsung terhadap suatu standar ukur atau bahanacuan yang bersertifikat. Output dari kalibrasi adalah sertifikat kalibrasi dan label atau stiker yangdisematkan pada alat yang sudah dikalibrasi.

Tiga alasan penting, mengapa alat ukur perlu dikalibrasi1. Memastikan bahwa penunjukan alat tersebut sesuai dengan hasil pengukuran lain2. Menentukan akurasi penunjukan alat.3. Mengetahui keandalan alat,yaitu alat ukur dapat dipercaya.

3.4. Manfaat kalibrasi

Dengan kalibrasi suatu alat ukur atau standar ukur, nilai ukurnya dapat dipantau,

sehingga tindakan yang tepat dapat segera diambil bila penyimpangan yang terjadi sudah diluar

batas toleransi yang diijinkan terhadap spesifikasi standarnya.

Penggunaan alat ukur yang masih baik berdasarkan hasil kalibrasi berguna:

untuk pengukuran yang baik langsung atau tidak langsung menyangkut

keselamatan.

hasil produk yang cacat atau menyimpang dapat dihindari/ditekan sekecil

mungkin

untuk menjamin bahwa hasil pengukuran yang dilakukan dapat tertelusur

ke standar nasional/internasional.

Untuk menarik manfaat tersebut diatas, semua jenis alat ukur semua besaran perlu dikalibrasi.

3.5. Interval Kalibrasi dan Sertifikasi

Alat ukur yang dikelola berdasarkan metrologi legal, interval kalibrasi (tera) ditetapkan

secara periodik berdasarkan oleh peraturan perundang-undangan (UUML)yang berlaku di

Direktorat Metrologi (Deperindag).

Untuk alat ukur yang dikelola berdasarkan metrologi teknis, interval kalibrasi tergantung

pada tingkat akurasi, lokasi / penyimpanan dan frekuensi pemakaian.

Kalibrasi harus lebih sering dilakukan untuk alat ukur yang :

tingkat akurasinya lebih rendah

lokasi pemakaian/penyimpanan yang mengakibatkan kondisi alat ukur

makin cepat memburuk.

lebih tinggi frekuensi pemakaiannya.

Setelah proses kalibrasi selesai dilakukan, Sertifikat atau laporan kalibrsi diterbitkan.

3.6. Persiapan kalibrasi

Dalam suatu proses kalibrasi, terdapat enam unsur yang terlibat yaitu:

1. Obyek kalibrasi yang berupa alat ukur

2. Standar ukur

3. Sistem kalibrasi (kalibrator)4. Standar dokumenter

5. Operator kalibrasi

6. Lingkungan yang terkondisi (ruang ukur)

3.7. Ketertelusuran (traceability)

Kemampuan telusur (traceability) sangat erat kaitannya dengan kegiatan kalibrasi, yaitu

sifat dari alat ukur dan bahan ukur yang dapat menghubungkan ke standar yang lebih tinggi


15/19

sampai ke standar nasional dan atau internasional yang dapat diterima sebagai system pengukuran

melalui suatu mata rantai tertentu. Secara umum semua bahan ukur, alat ukur harus tertelusur ke

standar yang lebih tinggi akurasinya, standar-standar yang dipakai sebagi acuan adalah sbb:

Standar Kerja (Working Standard) merupakan pembanding dari alat-alat ukur

industri berada di Lab.Kalibrasi industri-industri

Standar Acuan (Reference Standard) merupakan pembanding dari standar-standar kerja dan berada di Pusat- pusat Kalibrasi yang terakreditasi (KAN)

Standar Nasional (National Standard) merupakan pembanding dari pusat- pusat

kalibrasi (JNK). Standar tersebut berada di Puslit KIM-LIPI, Serpong.

Standar Internasional (International Standard) merupakan pembanding dari

Institusi Metrologi Nasional (NMI) di masing-masing negara yang dikordinasikan secara

regional yang berpusat di BIPM, International Intercomparation

3.8. Prosedur Acuan

Prosedur acuan dapat diartikan sebagai prosedur untuk melakukan pengujian,

pengukuran dan analisis yang ditelaah dengan teliti dan dikontrol dengan ketat. Tujuannya adalah

untuk mengkaji prosedur lain untuk pekerjaan yang serupa atau untuk menentukan sifat-sifat

bahan acuan (termasuk obyek acuan) atau untuk menentukan suatu nilai acuan.Ketidakpastian dalam hasil kerja suatu prosedur acuan harus diperkirakan dengan memadai dan

sesuai untuk penggunaan yang dimaksudkan.

Prosedur acuan dapat digunakan:

1. Memvalidasi pengukuran lain atau prosedur pengujian lain yang digunakan untuk

pekerjaan yang serupa, dan mementukan ketidakpasyiannya.

2. Menentukan nilai acuan sifat-sifat dari suatu bahan yang dapat disusun dalam buku

panduan atau pangkalan data.atau nilai acuan yang terkandung dalam bahan acuan atau

obyek acuan.

3.9.Standardisasi (Standardisation)

Jaminan untuk kelancaran kerja bagi semua pihak dalam menyatukan pengertian teknik

antar negara yang mempunyai kepentingan bersama. Khususnya sebagai dasar yang tepat bagi

pembuatan komponen dengan sifat mampu tukar (interchangability).

Dokument standar seperti ISO / IEC bertujuan :

1. memudahkan perdagangan internasional

2. memudahkan komunikasi teknis

3. memberikan petunjuk-petunjuk praktis pada persoalan khusus dalam bidang teknologi bagi

negara berkembang.

4. INSTRUMENTASI PROSES

4.1.Fungsi instrument

mengurangi kesalahan manusia

mempertinggi kualitas hasil

menurunkan biaya produksi

cepat dan efisien


16/19

4.2.Jenis instrument

a. Instrument Ukur

Untuk mengetahui harga (nilai) dari besaran fisik yang diukur dari suatu proses sedang

berjalan. Pengukuran bisa dilakukan secara langsung (panjang, berat) atau melalui fisis lain seperti

pengukuran temperatur dengan thermokopel, air raksa. Alat ukur bisa berupa alat penunjuk

(indicator) transmitter (untuk disalurkan) atau rekorder (alat pencatat).

b. Instrument pengendali (kontrol)

Untuk mengatur suatu proses sehingga nilai sesuai dengan yang dikehendaki.

Pengendalian kontinyu feedback kontrol

Pengendalian berurutan sequencial kontrol

Untuk mengatur urutan dengan waktu tertentu suatu pelaksanaan pekerjaan (proses) sesuai dengan

yang diiginkan.

4.3. Perkembangan Instrument Pengendali (Kontrol)

A. Kontrol Analog Lokal kontrol

Central kontrol (Kontrol Room)

Satu alat untuk satu pengendali

Butuh alat banyak

Personil banyak

Informasi terbatas.

A. Supervisori Kontrol

Kontrol analog masih digunakan sebagai kontrol utama

Komputer sebagai supervisi dan melakukan akuisisi data (mengambil,

menyiapan, dan menampilkan data)

Informasi lebih cepat, akurat dan variatif

Monitoring dapat diterapkan

A. Direct Digital Control (DDC)

Pengukuran dan pengendalian proses dilakukan langsung olehkomputer.

Bisa menanganni banyak loop pengendalian, 1000 loop-2000 loop

Resiko tinggi, semua tergantung kepada alat.

Untuk keamanan pakai back up (redundant komputer)

Sistem stabil tidak ada driff untuk nialai parameter dan set point

Masalah rumit dapat diaplikasikan.


17/19

A. DDC terpusat

Komputer terlalu sibuk

Instalasi komplek, banyak saluran kabel

Resiko masih tinggi

Untuk lop banyak, real time menjadi lambat

A. Distributed Control System (DCS)

Mempertahankan keunggulan dan menghilangkan kelemahan sistem

kontrol terpusat.

Mudah dikembangkan (exspand) karena moduler

Capability lebih baik

Waktu proses lebih cepat

Instalasi cost rendah, wiring sedikit, diganti system komunikasi

Maitein ability bagus, jenis modul sedikit, suku cadang terdiri dari :

1. Local Control Unit (LCU) atau Field Control Unit (FCU)

2. Master Control berfungsi sebagai supervisi.

A. Jenis Lain.

Telemetri Mengukur Jarak jauh

Telecontrol- Mengontrol jarak jauh.

SCADA Supervisory Control and Data Accuisision RTU Master.

5. PENGUJIAN

Pengujian adalah suatu kegiatan untuk menentukan sifat-sifat suatu produk, proses ataujasa, menurut suatu prosedur, metodologi atau persyaratan tertentu.

Pengujian suatu produk peralatan bertujuan untuk mengetahui kondisi peralatan tersebut

cukup baik dan sesuai dengan spesifikasi peralatan yang diminta oleh konsumen pada saat dikirim

oleh produsen pada saat dikirim oleh produsen/kontraktor. Pengujian biasanya dilakukan pada awal

penggunaan peralatan tersebut

Secara umum pengujian suatu produk dapat dibagi menjadi 3 jenis pengujian, yaitu:

Pengujian keandalan (Reliability Test)

Pengujian keamanan (Safety Test)

Pengujian Fungsi ( Fungtion Test)

Pengujian keandalan adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja dari sebuah

peralatan dalam waktu yang lama.

Pengujian keamanan adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui bahwa sebuah peralatan

cukup aman digunakan bagi penggunanya dan juga aman bagi peralatan itu sendiri pada tempat dia

digunakan.


18/19

Pengujian fungsi adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kerja/fungsi dari sebuah

peralatan sesuai dengan spesifikasinya.

Menurut jenis/item uji, pengujian secara garis besar dibagi menjadi 3 bagian besar:

1. Efek lingkungan (Enviromental effect)

Pengujian yang dilakukan pada sebuah peralatan dengan mengkondisikan/mensimulasikan kondisiruang uji seperti kondisi dimana peralatan tersebut akan digunakan. Bagian uji efek lingkungan iniantara lain:

1. Efek temperatur

Efek kelembaban

Efek tekanan

1. Efek dinamik (Dynamic effect)

Pengujian yang dilakukan pada sebuah peralatan dengan mensimulasikan kondisi dinamik

yang akan dirasakan oleh peralatan tersebut pada saat/atau sebelum peralatan tersebut

digunakan. . Bagian dari uji dinamik antara lain:

Efek getaran (vibrasi)

Efek jatuhan

Efek denyut (shock)

Efek bump

1. Efek kelistrikan (Electricity Effect)

Pengujian yang dilakukan pada sebuah peralatan dengan mensimulasikan kondisi efek

kelistrikan yang dirasakan oleh peralatan tersebut pada saat digunakan. Bagian dari uji

efek kelistrikan antara lain:

Arus denyut

Variabel voltage

On-Off

Kebocoran arus (Current Leakage)

Efek elektro magnit (Electromagnetic Compatibility)

5.2. Kriteria Alat Uji

Persyaratan alat uji dan alat Bantu uji:

1. Handal: Alat uji harus dapat dioperasikan dalam waktu yang cukup lama secara

terus menerus tanpa mengalami gangguan dan penurunan kemampuan. Apabila peralatan

uji dikendalikan dengan menggunakan sistem kontrol, maka alat uji tersebut harus

mempunyai karakteristik yang baik walaupun dioperasikan dalam waktu yang cukup lama.


19/19

1. Akurat: penujukkan alat uji harus tepat dan mempunyai kesalahan pembacaan yang relatif

kecil. Akurasi peralatan uji mutlak diperlukan untuk pengukuran point to point

( melakukan peralatan pada titik-titik ukur tertentu) maupun untuk pengukuran terkontrol

dan siklus tertentu dengan slope yang dipersyaratkan (melakukan pengukuran secara

kontinyu yang biasanya berupa grafik dengan karakteristik tertentu). Pembenaran

penunjukkan hasil ukur alat uji dapat diketahui dengan melihat hasil kalibrasi alat uji

tersebut. Besarnya kesalahan hasil ukur alat uji akan menentukan klasifikasi dari alat uji.

1. Mampu Telusur: Semua peralatan ukur dan uji yan mempengaruhi ketelitian ataukeabsahan pengujian harus dikalibrasi dan/atau dilakukan verifikasi dan keabsahan

peralatan harus didesain dan dilaksanakan sebagai mana mestinya sehingga menjamin

pengukuran yang dilakukan oleh laboratorium kalibrasi yang dapat ditelusuri ke standar

nasional. Atau mengikuti progran uji banding antara laboratorium atau program uji

profesiensi yang sesuai. Standar pembanding pengukuran yang memiliki laboratorium

harus dipakai untuk kalibrasi saja, kecuali jika dapat dibuktikan bahwa standar

pembanding pengukuran wajib dikalibrasi ulang dan dilakukan oleh instansi yang

berwewenang.

Documents

17627804 Instrumentasi Metrologi i