TUGAS INDIVIDU

MAKALAH INSTRUMEN

“ULTRASONIK FLOWMETER”

OLEH :

ABDUL MURSYID

A1C312031

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2015

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pada massa perkembangan teknologi seperti yang sekarang ini, banyak instrumntasi fisika yang juga telah berkembang, baik itu dalam dunia kedokteran, pertanian , ataupun pada bidang fisika itu sendiri. Beragam instrumentasi fisika itu sendiri antara lain seperti volt meter, amperemeter, barometer, stetoskop, mikroskop, dan masih banyak lagi namun pada kali ini saya akan membahas tentang intrumentasi fisika berupa ultrasonik flowmeter.

Ultasonik merupakan suatu gelombang suara atau getaran dengan frekuensinya itu melebihi batas pendengaran manusia yakni sebesar 20 kHz (W.Widanarto, 2006). Gelombang ultrasonic itu sendiri banyak sekali digunakan karena kegunaanya yang sangat banyak seperti mengukur cepatnya arus air, mendeteksi suatu benda, mengusir serangga, dan lain sebagainya.

Seperti halnya ultrasonik, alat instrumentasi ultrasonik flowmeter sendiri memiliki beraneka kegunaan seperti mengukur kecepatan aliran darah (W.Widanarto, 2006), mengukur banyaknya minyak yang dapat diserap (M. Imam Sudrajat, 2009) juga dapat mengukur aliran suatu gas (Sick dll, 2006).

Karena begitu banyaknya keunggulan yang ditawarkan oleh ultrasonic flowmeter, tidak heran kalau sekarang sedang marak-maraknya penggunaan flowmeter jenis ini. Prinsip kerja alat ini sebenarnya sederhana, yaitu dengan menggunakan prinsip ultrasonic transit time (Okta, 2013).

Dari berbagai kegunaan itulah sehingga penulis mengaggap perlu utuk membuat makalah ini sehingga kita dapat megetahui tentang ultrasonic flowmeter itu sendiri,bagaimana prinsip kerja dan penggunaan alat ini.

B. Rumusan MasalahAdapun rumusan masalah yang saya ambil dalam makalah ini adalah

sebagai berikut:a. Apa itu ultrasonic flowmeterb. Bagaimana prinsip kerja dari ultrasonic flowmeterc. Bagaimana cara penggunaan alat ini pada kehidupan sehari-hari atau untuk

penelitian

C. Tujuan a. Untuk mengetahui prinsip kerja ultrasonic flow meterb. Bagaimana cara penggunaannya pada kehidupan sehari-hari serta

kegunaannya dalam enelitian

BAB II

KAJIAN TEORI

A. Pengenalan Ultrasonic Flowmeter

Ultrasonic flowmeter (UFM) merupakan meter jenis inferensial (mengukur secara tidak langsung) yang menentukan kecepatan alir cairan (liquid flow rate) dengan mengukur waktu transit pulsa suara frekuensi tinggi (high-frequency sound pulses) yang melintasi pipa aliran.  Waktu transit adalah waktu yang diperlukan pulsa suara yang melintasi pipa dalam dua arah, yaitu searah dan berlawanan arah dengan arah aliran.   Perbedaan waktu antara keduanya tersebut sebanding dengan rata-rata kecepatan alir cairan.  Karena pengukuran aliran berdasarkan waktu transit, maka metode ini disebut juga dengan ultrasonic transit time flow meter (Asro,2009). Ultrasonic flow meter ini dapatmemancarkan sutu gelombang ultrasonic dari sensor yang berfungsi sebagai transmitter dan diterima oleh sensor lain yang berfungsi sebagai receifer (Nanang, 2011).

Menurut Okta pratama (2013) dalam papernya menegaskan bahwa prinsip kerja dari alat ultrasonic flowmeter ini adalah dengan menggunakan prinsip ultrasonic transit time. Hal ini sama dengan yang telah digagaskan sebelumnya oleh Asro (2009).

B. Prinsip Kerja Ultrasonic Flowmeter

Ultrasonic transit time flow meter menggunakan transduser akustik (acustic transducer) yang dapat mengirim dan menerima pulsa akustik frekwensi tinggi.  Transduser akustik ditempatkan pada kedua sisi pipa sedemikian hingga pulsa akustik bergerak melintasi pipa dalam arah diagonal, seperti gambar berikut:

Metode transit time didasarkan pada pengukuran jangka waktu transmisi pulsa akustik yang melintasi pipa pada kedua arah yang berlawanan.  Sistem pengukurannya didasarkan pada kenyataan bahwa pulsa akustik yang melintasi pipa secara diagonal searah aliran cairan membutuhkan waktu lebih cepat dari pulsa akustik yang bergerak pada arah yang berlawanan dengan aliran.  Perbedaan waktu antara kedua pulsa akustik tersebut sebanding dengan kecepatan alir rata-rata sepanjang lintasan pulsa akustik.  Perhatikan gambar di atas, pulsa akustik yang melintasi pipa searah aliran membutuhkan waktu:

tA>B =  L/(c + V Cos q)

Sedangkan pulsa akustik yang melintasi pipa pada arah berlawanan dengan arah aliran membutuhkan waktu:

TB>A =  L/(c – V Cos q)

Dengan, L adalah panjang lintasan pulsa akustik, c adalah kecepatan suara dalam cairan,  q adalah sudut antara lintasan pulsa dan sumbu pipa dan V adalah kecepatan alir rata-rata cairan dalam pipa.

Dari kedua persamaan di atas, diperoleh kecepatan alir rata-rata cairan menjadi:

V = (L/2cosq) x (TB>A – TA>B )/( TB>A x TA>B)

UFM dengan jumlah transduser banyak (multi transducer) dapat digunakan untuk mendapatkan jumlah lintasan yang banyak sehingga diperoleh lebih banyak informasi mengenai distribusi kecepatan alir cairan pada pipa (flow profile) yang pada akhirnya dapat meningkatkan akurasi alat ukur ini.Gambar berikut menunjukan komponen utama UFM.

 

Tipikal urutan operasi UFM adalah sbb:

Emission : Signal Processing Unit (SPU) mengirim sinyal elektronik ke transduser, sehingga transduser menghasilkan pula akustik yang merambat dalam cairan.

Reception: Pulsa akustik menyeberangi pipa dan menyentuh transduser lainnya yang ada di seberang, sehingga transduser tersebut

bergetar dan menghasilkan sinyal elektronik. Conversion: Rangkaian penerima dalam SPU menerima sinyal elektronik

dari transduser penerima untuk diproses lebih lanjut. Signal treatment: Berdasarkan algoritma pabrik, SPU melakukan

perhitungan untuk mendapatkan TB>A dan  TA>B .  Transit time methode: SPU menggunakan perbedaan antara TB>A dan  TA>B 

untuk menghitung kecepatan alir cairan rata-rata sepanjang lintasan pulsa. Volumetric flow rate calculation : Bergantung pada jumlah path, bentuk

geometrisnya serta algoritma pabrik, SPU menggunakan nilai kecepatan alir rata-rata yang diperoleh pada tahap sebelumnya untuk menghitung volumetric flow rate.

Output refresh: SPU mengulangi langkah-langkah pengukuran tersebut diatas sesuai waktu refresh-nya.

(Asro,2009)

BAB III

PEMBAHASAN

Mengingat begitu banyaknya keunggulan yang ditawarkan oleh ultrasonic

flowmeter, maka tidak heran kalau sekarang sedang marak-maraknya penggunaan

flowmeter jenis ini. Prinsip kerja alat ini sebenarnya sederhana, yaitu dengan

menggunakan prinsip ultrasonic transit time.

Ultrasonic transit time menggunakan transduser akustik (acustic transducer)

yang dapat mengirim dan menerima sinyal akustik. Transduser akustik ditempatkan

pada kedua sisi pipa sedemikian hingga sinyal akustik bergerak melintasi pipa dalam

arah yang ditentukan perti gambar berikut:

Metode transit time didasarkan pada pengukuran jangka waktu transmisi sinyal

akustik yang melintasi pipa pada kedua arah yang berlawanan. Sistem pengukurannya

didasarkan pada kenyataan bahwa sinyal akustik yang melintasi pipa searah aliran

fluida membutuhkan waktu lebih cepat dari sinyal akustik yang bergerak pada arah

yang berlawanan dengan aliran.

Perbedaan waktu antara kedua sinyal akustik tersebut sebanding dengan

kecepatan alir rata-rata sepanjang lintasan sinyal akustik. Penempatan sensor pun bisa

disesuaikan, konfigurasi yang sering digunakan terlihat seperti pada gambar di atas.

Karena prinsip kerja alat menggunakan perambatan sinyal ultrasonik, ada hal

yang harus diperhatikan agar pengukuran menghasilkan nilai yang akurat, yaitu kita

harus tahu jenis material yang akan kita ukur baik itu pipa maupun fluidanya karena

cepat rambat gelombang ultrasonik akan berbeda untuk material yang berbeda. Hal

ini merupakan kelemahan dari Ultrasonic Flowmeter. Namun kelemahan ini bisa

diatasi dengan menambahkan data nilai parameter beberapa material yang disimpan

dalam memory internal flowmeter. Data referensi parameter untuk beberapa jenis

material juga mudah ditemukan di internet, sehingga bisa dimasukkan ke database

flowmeter secara manual.

BAB IIIKESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat saya ambil dari makalah ini adalah sebagai berikut:a. Ultrasonic flowmeter (UFM) merupakan meter jenis inferensial (mengukur

secara tidak langsung) yang menentukan kecepatan alir cairan (liquid flow rate) dengan mengukur waktu transit pulsa suara frekuensi tinggi (high-frequency sound pulses) yang melintasi pipa aliran. 

b. Prinsip kerja alat ini sebenarnya sederhana, yaitu dengan menggunakan prinsip ultrasonic transit time. Metode transit time didasarkan pada pengukuran jangka waktu transmisi sinyal akustik yang melintasi pipa pada kedua arah yang berlawanan. kita harus tahu jenis material yang akan kita ukur baik itu pipa maupun fluidanya karena cepat rambat gelombang ultrasonik akan berbeda untuk material yang berbeda.

DAFTAR PUSTAKA

W. Widanarto, 2006. Instrumen Fisika. Jaya Mandiri. MalangM. Imam Sudrajat. 2009. Kajian Custody Transfer Minyak Mentah Pada Pipeline

Dengan Menggunakan Ultrasonic Flow Meter Berdasar Standar API MPMS 5.8. Prosiding PPI Standardisasi. Jakarta

Sick dll. 2006. AGA-9 Measurement Of Gas By Multipath Ultrasonic Meters. Maihak, Inc.Houston.Texas

Okta Pratama. 2013. Tugas Paper Instrumentasi Elektronis. Fakultas Teknik. UGMAsro. 2009. Ultrasonic Flow Meter . https://asro.wordpress.com/2009/09/04/proving-

pada-ultrasoc-flow-meter/ Nugroho, Nanang. 2013. Cara Kerja Ultrasonic Flowmeter.

https://asro.wordpress.com/2009/09/04/proving-pada-ultrasonic-flow-meter/

.