1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Infrastruktur hasil karya teknologi sipil dapat menimbulkan resiko kecelakaan tinggi jika terdapat retakan pada suatu titik yang tidak terdeteksi sedini mungkin. Banyak parameter yang berinteraksi pada suatu infrastruktur, seperti tekanan, beban, pergeseran, gaya, getaran, regangan dang temperatur, sehingga pemantauan dan pendeteksian retakan pada struktur tersebut menjadi penting dan relevan. [N.M.P Pinto, O. Frazao, J.L. Santos, 2005]

Pengembangan serat optik untuk telekomunikasi yang dimulai sekitar tahun 1970, membuat serat optik dapat digunakan sebagai sensor untuk memantau kondisi proses pada bidang fabrikasi smart material atau aplikasi struktur/infrastruktur. Beberapa tahun terakhir ini telah dikembangkan beberapa aplikasi sensor serat optik untuk memantau keamanan struktur dan bangunan, seperti kegagalan struktur dan kerusakan akibat gempa bumi, kebocoran pipa dan pemantauan keadaan jembatan jalan raya. Sebagaimana diketahui, tingkatan tertinggi pada optical sensing yang telah dicapai saat ini adalah dengan distributed fiber optical sensor, sebuah sensor yang dapat mengukur beberapa parameter yang diinginkan dengan memanfaatkan perubahan fungsi sepanjang serat optik tersebut. [J. Chai, S.M. Wei, X.T. Chang, J.X. Liu, 2002]

Telah dilakukan study numeric tentang efek stimulated Brillouin scattering pada serat optik jenis single mode untuk keperluan telekomunikasi optis. Studi numeric dilakukan dengan menggunakan model hubungan pergeseran frekuensi Brillouin scattering sebagai akibat dari pengaruh perubahan temperatur. Pergeseran frekuensi dan perubahan temperatur berubah secara linear, perubahan ini membuat serat optik jenis single mode untuk keperluan telekomunikasi sangat

1

2

memungkinkan untuk diaplikasikan sebagai sensor temperatur terdistribusi. [Y.K. Candra Dewi, A.M.T. Nasution, 2008]

Analisa jaringan serat optik dilakukan dengan menerapkan pengukuran berbasis backscattering menggunakan optical time domain reflectometer (OTDR) AQ7260 Yokogawa sehingga dapat diinformasikan data mengenai lokasi event (splice, bending, konektor dan keretakan serat optik), atenuasi serat, loss sambungan dan total return loss pada jaringan. [Ani Husniah, Heru Setijono, 2006]

Sensor serat optik yang berdasarkan pada mekanisme bending telah banyak digunakan dengan berbagai konfigurasi. Konfigurasi-konfigurasi tersebut mudah, awet, murah, dapat digunakan secara multiplexing, dan diaplikasikan secara terdistribusi. Untuk mendapatkan informasi lengkap dari sensor seperti ini, optical time domain reflectometer (OTDR) menjadi instrumen penting untuk disertakan. OTDR digunakan untuk mengukur perubahan intensitas optis yang terjadi pada lokasi yang berbeda sepanjang serat. Dengan mendeteksi loss dari Rayleigh backscattering light, parameter seperti strain dan pergeseran struktur dapat diukur. [N.M.P Pinto, O. Frazao, J.L. Santos, 2005]

1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas maka permasalahan yang dihadapi dalam melakukan penelitian tugas akhir ini adalah bagaimana merancang dan membangun sensor serat optik terdistribusi yang dapat digunakan untuk keperluan sensing pada struktur beton dengan mengukur variabel parameter fisis tekanan. Tekanan menyebabkan adanya kecenderungan perubahan pada struktur beton sehingga menimbulkan keretakan yang mengindikasikan bahwa struktur tersebut harus diperbaiki.

3

1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah merancang dan membangun sensor serat optik terdistribusi, untuk mendeteksi dini retakan pada struktur beton jembatan. 1.4 Batasan Masalah Adapun batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

Beton yang digunakan sebagai benda uji adalah beton dengan kualitas K-175.

Alat ukur yang digunakan adalah Agilent Mini OTDR E6000C Laboratorium Rekayasa Fotonika FTI-ITS Surabaya.

Penempatan serat optik pada beton diasumsikan tidak mempengaruhi kualitas beton karena diameter serat optik sangat kecil dibandingkan dengan dimensi beton.

1.5 Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang digunakan dalam proses rancang bangun sensor serat optik terdistribusi ini adalah sebagai berikut:

Studi literature mengenai konsep: a. Serat optik single mode step indeks b. Distributed fiber optical sensor c. Optical time domain reflectometer

Pengukuran dan pengkalibrasian OTDR yang akan digunakan pada penelitian ini.

Perancangan sensor serat optik terditribusi dan model benda uji.

Pengambilan dan pengukuran data. Analisa data. Penarikan kesimpulan dan rekomendasi dari hasil

pengambilan, pengukuran dan analisa data. Penyusunan laporan penelitian tugas akhir.

4

1.6 Sistematika Penulisan Laporan Laporan penelitian Tugas Akhir ini akan disusun secara

sistematis dibagi dalam beberapa bab sebagai berikut : BAB I Pendahuluan

Berisi tentang latar belakang perumusan masalah, pendekatan ilmiah yang diambil, tujuan dan kontribusi yang diberikan dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, hingga sistematika penulisan laporan

BAB II Dasar teori Tinjauan pustaka yang melatar-belakangi perumusan masalah dan pendekatan-pendekatan ilmiah yang diambil untuk desain dan analisa sistem.

BAB III Metodologi dan perancangan Desain model serta metode pengujian yang dilakukan pada penelitian tugas akhir ini.

BAB IV Analisa dan pembahasan Analisa hasil desain, pengukuran dan perhitungan sistem yang telah dibuat.

BAB V Kesimpulan dan saran Bagian penutup yang teridiri dari kesimpulan (hal-hal yang telah dikerjakan) dan saran (hal-hal yang belum dan memungkinkan untuk dikerjakan) untuk penelitian yang lebih lanjut.