MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

1/24

H a l a m a n | 1

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

1. PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Pada zaman sekarang banyak sekali alat-alat yang digunakan untuk

mengukur baik suhu, tekanan, maupun lainnya. Disini, kami ingin

menjelaskan bagaimana pengukuran suhu efek radiasi, baik dari pengertian,

maupun dari prinsip kerja, dan aplikasi dari alat-alat nya. Pengukuran suhu

efek radiasi memiliki dua metode untuk mengukur radiasi, yaitu pirometer

optis (pirometer pita sempit) dan pirometer radiasi total. Pirometer optis

digunakan untuk mengukur logam panas karena jika alat ini dikalibrasi

dengan baik akan sangat sempurna mengukur temperatur logam diatas 1500

F (816C). Sedangkan pirometer radiasi total dapat digunakan untuk aplikasi

aplikasi dengan benda bergarak atau yang berada pada jarak jauh.

Alat pengukuran adalah suatu alat yang dapat mendeteksi keberadaan

suatu fenomena alam dan mengukurnya salam suatu kuantitas fisik dan

mengubahnya menjadi suatu sinyal yang dapat dibaca oleh pengamat atau alat

tertentu. Begitu banyaknya besaran fisik yang dapat diamati dari sekian

banyak fenomena alam yang ada di dunia ini, maka ada begitu banyak sensor

yang diciptakan dan ditemukanoleh manusia, masing-masing spesifik untuk

jenis besaran dan obyek yang diukurnya. Karenanya, teknologi sensor terus

berkembang seiring dengan berjalannya waktu. Sensor-sensor erticalt

dikaji dan dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan dan rasa ingin tahu

manusia, dan menciptakan suatu standar pengukuran yang universal.

Panas dan suhu adalah dua hal berbeda. Panas adalah energi total dari

gerak molekular di dalam zat, energi panas bergantung pada kecepatan

partikel di dalam sebuah benda. Sedangkan suhu adalah ukuran energi rata

rata dari gerak molekular di dalam zat. Suhu tidak bergantung pada ukuran

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

2/24

H a l a m a n | 2

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

atau jenis benda (Hermans et al, 2005). Secara sederhana suhu didefinisikan

sebagai derajat panas atau dinginnya suatu benda. Hal ini berhubungan dengan

seberapa cepat atom atau molekul zat bergerak. Pada level molekul,

temperatur didefinisikan sebagai energi ratarata gerak mikroskopik partikel

yang menyusun zat (Carpy et al, 2008). Untuk zat padat umumnya gerak

mikroskopik ini adalah vibrasi atom unsur utama substansi yang pada

tempatnya zat padat.

Pengukuran suhu dapat dilakukan menggunakan sensor. Sensor yang

digunakan untuk mengukur suhu terbagi dua yakni sensor kontak dan sensor

non-kontak. Beberapa sensor kontak adalah termokopel, termistor, dan RTDs.

Salah satu sensor non- kontak adalah pirometer. Alat ini mengukur panas

(energi infra merah) dari objek dengan memfokuskan energi ini melalui sistem

optik menggunakan detektor. Signal dari detektor kemudian disajikan dalam

suhu setelah melalui serangkaian proses.

Pyrometer digunakan untuk mengukur temperatur tinggi, biasanya

diatas 510 oC. Sedangkan termometer digunakan untuk mengukur temperatur

dibawah 510 oC.

Pyrometer optik memiliki keuntungan yaitu sangat cocok digunakan

untuk mengukur logam panas karena jika alat ini dikalibrasi dengan baik akan

sangat sempurna mengukur temperatur logam diatas 1500F (816C).

Sehingga alat ini sangat ideal untuk digunakan pada industri industri yang

melibatkan proses pemanasan logam seperti boiler, perlakuan panas untuk

logam dan lain sebagainya. Ini dikarenakan sensor serat optik memiliki bahan

isolasi elektrikal. Sedangkan pyrometer radiasi menangkap pancaran radiasi

logam panas dengan nilai tertentu untuk menentukan temperatur logam

tersebut dan memiliki sensitifitas yang tingggi, kepresisian, serta rentan

pembacaan temperatur yang lebih lebar. Sangat luar biasa karena tidak

membutuhkan kontak langsung dengan material yang temperaturnya akan

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

3/24

H a l a m a n | 3

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

diukur dan tidak dibutuhkannya pembacaan temperatur secara visual, sehingga

ia dipasang di sebuah titik yang tidak terjangkau oleh pandangan manusia,

seperti di dalamfurnaceboiler.

1.2TujuanTujuan penulisan makalah ini bermaksud untuk mengetahui bagaimana

pengukuran suhu efek radiasi dengan menggunakan pirometer.

1.3Rumusan MasalahUntuk mengarahkan penulisan pada makalah ini, permasalahan yang dihadapi

dibatasi, yakni hanya membahas bagaimana pengukuran suhu efek radiasi

menggunakan pirometer pita sempit (pirometer optis) dan pirometer radiasi

total dengan memanfaatkan radiasi yang dipancarkan objek.

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

4/24

H a l a m a n | 4

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Radiasi Termal

Definisi formal dari radiasi termal adalah radiasi elektromagnetik yang

dipancarkan dari permukaan sebuah objek yang bergantung pada temperatur

objek. Konsep dari radiasi termal sendiri agak berdasar pada intuisi. Apa yang

dirasakan sebagai panas dari objek, tanpa menyentuh objek itulah radiasi

termal. Benda apa saja yang memiliki nilai nol absolut, akan memiliki energi

temal yang berhubungan hanya dengan suhunya sendiri dan akan meradiasi

bagian dari energi termal ini sebagai energi inframerah.

Radiasi termal dihasilkan ketika energi panas dari partikel bermuatan

yang bergerak dalam atom termal dihasilkan ketika energi panas dari partikel

bermuatan yang bergerak dalam atom pada objek diubah menjadi radiasi

elektromagnetikpada permukaan benda. Frekuansi dari gelombang yang

dipancarkan radiasi termal adalah suatu kemungkinan yang hanya bergantung

pada tempertaur benda. Untuk benda hitam, hal ini diberikan oleh hukum

radiasi Plank. Hukum Wien menjelaskan tentang frekuensi radiasi yang

dipancarkan, dan hukum Stefan-Boltzman menjelaskan tentang intensitas

panas (Taylor, 2008).

Radiasi termal, tetap pada suhu khusus, terjadi melebihi rentang

frekuensi atau panjang gelombang yang lebar. Seberapa banyak pada masing

masing panjang gelombang yang diberikan oleh hukum radiasi Plank yang

menyatakan,

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

5/24

H a l a m a n | 5

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

Jxr =

Dimana :

Jxr= radiasi benda hitam yang dipancarkan pada temperatur T,oK

C1 = konstanta Plank pertama 3,17 x 10-16 Wm2

C2 = konstanta Plank kedua 1,4388 x 10-2 mK

Panjang gelombang akan meningkat seiring dengan peningkatan suhu.

Hubungan ini diberikan oleh hukum wien, sebuah penyederhanaan hukum

Plank dan memberikan harga puncak emisi energi.

Hukum Kirchhoff tentang radiasi termal adalah pernyataan umum

dalam menghitung emisi dan absorpsi objek yang dipanaskan. Hukum ini

diajukan oleh Gustav Kirchhoff pada tahun 1859, dibuat berdasarkan

hukum keseimbangan termodinamika.

Suatu objek pada temperatur bukan nol mutlakmeradiasikan energi

elektromagnetik. Jika benda ini adalah benda hitam sempurna, benda itu akan

memancarkan energi setara dengan energi yang diserapnya berdasarkan

persamaan radiasi benda hitam. Secara umum, jika benda itu bukan benda

hitam sempurna, maka akan meradiasikan sejumlah energi yang memiliki

rasio berdasarkan benda hitam sempurna, yang disebut emisivitas.

Hukum Kirchhoff menyatakan bahwa pada keseimbangan termal,

tingkat emisi suatu benda atau permukaan setara dengan jumlah

penyerapannya. Penyerapan (absorptivitas) yang dimaksud adalah fraksi

cahaya (atau energi) yang diserap suatu benda atau permukaan. Dalam bentuk

yang lebih umum, energi ini harus diintegralkan berdasarkan semua

jenis panjang gelombang cahaya dan sudut datang cahaya. Dalam beberapa

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

6/24

H a l a m a n | 6

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

kasus, tingkat emisi dan penyerapan hanya dapat didefinisikan berdasarkan

panjang gelombang dan sudut datang tertentu.

Hukum Kirchhoff memiliki kesimpulan bahwa emisivitas tidak bisa

melebihi jumlah energi yang diserap (berdasarkan hukum kekekalan energi),

sehingga tidak mungkin suatu benda memancarkan energi radiasi yang lebih

besar dibandingkan benda hitam sempurna pada kesetimbangan.

Dalam luminesensi negatif, sudut datang dan panjang gelombang penyerapan

melebihi emisi material, namun sistem tersebut digerakkan oleh sumber

eksternal sehingga dapat dikatakan bahwa sistem tersebut tidak dalam

kesetimbangan termal.

Energi yang diemisikan suatu benda berbeda dengan energi yang

dipantulkan benda. Hukum Kirchhoff kadang-kadang dinyatakan sebagai,

pemantul energi yang buruk adalah pemancar energi yang baik, namun

pemantul energi yang baik merupakan pemancar energi yang buruk. Konsep

ini digunakan dalam benda yang harus menyimpan energi termal agar

temperatur tidak menurun, misalnya pada termos. Permukaan bagian dalam

termos adalah pemantul energi yang baik sehingga panas tidak diserap badan

termos dan diemisikan atau dipancarkan ke lingkungan

Hukum 2 radiasi termal

Energi panas selalu bergerak dari benda panas ke benda yang lebih

dingin. Panas bergerak secara konduksi melalui benda padat dan benda cair,

dan secara konveksi melalui benda cair saja. Radiasi adalah energi panas

yang bergerak sebagai sinar inframerah pada radiasi elektromagnet (Setford,

1997).

Radiasi termal adalah radiasi elektromagnetikyang dipancarkan oleh

permukaan sebuah benda semata mata berdasarkan suhunya. Suhu

menunjukkan derajat panasbenda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

7/24

H a l a m a n | 7

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu

menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu

benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun

gerakan di tempat berupa getaran. Makin tingginya energi atom-atom

penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut ( www.wikipedia.com ).

Pada temperatur kamar, seluruh benda mengeluarkan radiasi inframerah.

Benda yang lebih panas mengeluarkan lebih banyak dari pada benda yang

dingin (Setford, 1997 ).

Setiap permukaan suatu benda dapat memancarkan radiasi termal yang

mempunyai spektrum intensitas bergantung pada suhu dan karakteristik

permukaan benda tersebut. Karakteristik radiasi termal dari permukaan benda

mengikuti hukum kuadrat terbalik dan hukum Stefan-Botlzman (Maddu,

2008).

Frekuensi gelombang yang dipancarkan radiasi termal mengikuti

sebuah distribusi probabilitas yang bergantung hanya pada temperatur. Untuk

sebuah benda hitam sempurna distribusi ini dinyatakan oleh hukum radiasi

Planck. Hukum Wien menyatakan frekuensi paling mungkin dari radiasi yang

dipancarkan, dan hukum Stefan-Boltzmann menyatakan intensitas panasnya

(www. wikipedia. com ).

Saat temperatur T > 0 K, semua objek akan mengalami radiasi

gelombang elektromagnetik. Sinar radiasi R, daya radiasi per luasan area

tergantung dari suhu dan karakteristik dari permukaan bahan yang diradiasi.

Ketika radiasi mengenai benda yang tidak tembus cahaya, sebagian radiasi

akan diserap atau sebagian lagi akan dipantulkan. Berdasarkan warna cahaya,

permukaan yang terang akan dipantulkan lebih banyak dibandingkan dengan

permukaan yang lebih gelap, permukaan kasar. Objek yang memiliki

permukaan yang dapat menyerap seluruh radiasi yagn dipancarkan disebut

dengan benda hitam ( blackbody ). Objek yang berada pada kesetimbangan

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

8/24

H a l a m a n | 8

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

termal dengan radiasi lingkungan akan lebih banyak menyerap energi. Hal ini

menunjukkan bahwa benda hitam sebagai emiter penyerapan radiasi yang

baik ( Blatt, 1992 )

2.2. Radiasi

Dalam fisika,radiasi mendeskripsikan setiap proses simana energi

bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserrap oleh benda

lain. Orang awam sering menghubungkan kata radiasi ionisasi (misalnya,

sebagaimana terjadi pada senjata nuklir, reaktor nuklir, dan zat radioaktif),

tetapi juga dapat merujuk kepada radiasi elektromagnetik(yaitu, gelombang

radio, cahaya inframerah, cahaya tampak, sinarultra violet, dan X-ray),

radiasi akustik, atau untuk proses lain yang lebih jelas. Apa yang membuat

radiasi adalah bahwa energi memancarkan (yaitu, bergerak ke luar dalam

garis lurus ke segala arah) dari suatu sumber. geometri ini secara alami

mengarah pada sistem pengukuran dan unit fisik yang sama berlaku untuk

semua jenis radiasi. Beberapa radiasi dapat berbahaya.

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

9/24

H a l a m a n | 9

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

2.3. Radiasi Elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik adalah rambatan gelombang dalam ruang

dengan komponen listrik dan magnet. Radiasi elektromagnetik

dikelompokkan berdasarkan frekuensi gelombang yakni : gelombang radio,

gelombang mikro, radiasi infra merah, cahaya tampak, radisi ultraviolet, sinar

X, sinar gamma.

Panjang gelombang elektromagnetik tergantung pada frekuensi dimana,

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

10/24

H a l a m a n | 10

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

2.4. Spektrum Elektromagnetik

Spektrum adalah intensitas campuran dari gelombang elektromagnetik

sebagai fungsi panjang gelombang atau frekuensi. Semua tipe radiasi

elektromagnetik prinsip difraksi, refraksi, damn polarisasi. Radiasi infra

merah mencakup bagian terbatas dari spektrum elektromagnetik, yakni dari

range cahaya tampak 0.78 m sampai 14 m yang berguna dalam

pengukuran suhu. Diatas panjang gelombang ini level energi sangat

rendah,dimana detektor tidak cukup peka untuk mendeteksi. (Raleigh, 2008)

Gambar spektrum elektromagnetik, dengan range 0,714 m.

2.5. Emisivitas

Perpindahan panas secara radiasi terjadi tanpa adanya media yang

menghubungkan antara pengirim radiasi (benda panas) ke penerima radiasi

(benda tidak panas). Sebenarnya, semua benda yang suhunya di atas 0 K

akan melepaskan panasnya secara radiasi ke benda di sekelilingnya, tinggal

tergantung, benda mana yang paling panas, itulah yang akan menjadi

pemberi radiasi panas, sementara yang lebih dingin akan menjadi penerima.

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

11/24

H a l a m a n | 11

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

Karena semua benda diatas suhu oK meradiasikan panas, maka basis

untuk melakukan penghitungan perpindahan panas secara radiasi adalah

menggunakan suhu mutlak ( Kelvin).

Besarnya panas yang diradiasikan oleh suatu benda dirumuskan melalui

hukum Stefan-Boltzmann.

dimana A adalah luas permukaan radiasi, Ts adalah suhu mutlak permukaan

benda yang mengemisikan panas secara radiasi. Konstanta Stefan-

Boltzmann dinyatakan dengan huruf yunani sigma dan besarnya adalah:

Sementara

adalah emisivitas permukaan (emissivity) yang nilainya bervariasi

antara 0 hingga 1. Benda dengan emisivitas 1 disebut dengan black body.

Sementara emisivitas dari beberapa material pada suhu 300 K dapat dilihat

pada tabel berikut.

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

12/24

H a l a m a n | 12

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

Selisih antara laju perpindahan panas radiasi antara dua benda adalah

menjadi ukuran untuk menentukan laju perpindahan panas radiasi dari kedua

benda tersebut. Namun, harus kita ketahui, bahwa dari seluruh energi panas

yang diradiasikan oleh suatu benda, tidak seluruhnya akan diterima oleh

benda peneria radiasi. Ini tergantung pada nilai absorsivitas dari bendapenerima tersebut. Benda blackbody, tidak hanya dapat mengirimkan

seluruhnya energi panas yang diradiasikan, namun juga dapat menerima

seluruh energi yang dipancarkan kepadanya.

Pada kasus khusus, dimana sebuah benda (surface, s) dengan luas

permukaan yang relatif kecil dibandingkan permukaan benda yang

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

13/24

H a l a m a n | 13

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

mengelilinginya (surrounding, surr), laju perpindahan panas radiasi dapat

dirumuskan dengan:

Definisi emisi adalah mengirim, memberi, mengeluarkan yaitu

pancaran electron yang keluar dari katode karena suatu pemanasan dalam

suatu tabung sinar katode misalnya pada peristiwa efek fotolistrik, emisi

berarti electron terlepas dari permukaan logam setelah dikenai cahaya

berfrekuensi tinggi. Terlepasnya electron ini juga disebut emisi (pancaran)

electron.

Ada beberapa cara emisi (pancaran) electron sebagai berikut :

1.

Emisi termionik2. Emisi katode dingin atau emisi medan tegangan tinggi

3. Emisi radioaktif

4. Emisi ionisasi

5. Emisi sekunder

Emisivitas adalah rasio energi yang diradiasikan oleh material tertentu

dengan energi yang diradiasikan oleh benda hitam (black body)

pada temperaturyang sama. Ini adalah ukuran dari kemampuan suatu benda

untuk meradiasikan energi yang diserapnya. Benda hitam sempurna memiliki

emisivitas sama dengan 1 (e=1) sementara objek sesungguhnya memiliki

emisivitas kurang dari satu. Emisivitas adalah satuan yang tidak berdimensi.

Pada umumnya, semakin kasar dan hitam benda tersebut, emisivitas

meningkat mendekati 1

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

14/24

H a l a m a n | 14

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

Emisivitas bergantung pada faktor diantaranya temperatur, sudut

elevasi emisi, dan panjang gelombang 9 lamda ) radiasi. Sering diasumsikan

dalam dunia teknikbahwa emisivitas tidak bergantung pada panjang

gelombang, sehingga emisivitas konstan. Hal ini dikenal dengan istilah

"asumsi benda abu-abu".

Ketika menyinggung tentang permukaan benda yang tidak hitam,

deviasi dari ciri khas benda hitam ditentukan oleh struktur geometri dan

kompisisi kimia, dan mengikuti hukum Kirchoff tentang radiasi termal:

emisivitas setara dengan rasio penyerapan energi (untuk benda pada

equilibrium termal), sehingga objek yang tidak menyerap semua energi

cahaya yang meradiasinya tidak akan meradiasikan energi yang sama banyak

dengan benda hitam ideal.

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

15/24

H a l a m a n | 15

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

2.6. Hukum Kirchoff

Hukum I: Kekekalan muatan

Pada dasarnya, arus adalah aliran muatan. Karena muatan kekal, maka jumlah

arus yang masuk kesuatu titik cabang pada rangkaian sama dengan jumlah

arus yang meninggalkannya.

Hukum I Kirchoff : Jumlah kuat arus yang masuk pada suatu titik

percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik itu.

Hukum II Kirchoff: Kekekalan Energi

Jumlah aljabar dari perubahan potensial yang dilalui dalam suaturangkaian tertutup adalah nol

Ketentuan dalam menerapkan Hk. II Kirchhoff :

1. Jika resistor dilewati searah dengan arah arus, perubahan potensial adalah

- iR, sebaliknya adalah + iR.

2. Jika resisitor dilewati dari kutub negatif ke kutub positif, perubahan

potensial adalah +, sebaliknya adalah - .

I1

I2

I3

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

16/24

H a l a m a n | 16

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

3.PEMBAHASAN

3.1. Pirometer Optis (Pirometer pita sempit)

Pirometer optis adalah sebuah instrumen pengukuran temperatur yang

menggunakan prinsip radiasi benda panas. Pyrometer optis secara visual

membandingkan tingkat kecerahan permukaan benda dengan referansi sebuah

sumber radiasi tertentu. Benda referensi yang digunakan biasanya berupa

filamen tungsten yang dipanaskan secara elektrik. Di dalam alat ini juga

digunakan sebuah filter warna merah sehingga secara visual didapatkan

gelombang tertentu yang dapat dikomparasi dengan titik referensi. Alat ini

dapat menentukan temperatur permukaan benda dengan angka emisivitas ()

1,0.

Prinsip kerja pirometer optis

Pirometer optik, lebih dikenal dengan nama dissapearing filament

pyrometer, memanfaatkan sifat tampak (kasat mata) dari radiasi yang

diemisikan oleh sebuah benda panas. Radiasinya terfokuskan pada sebuah

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

17/24

H a l a m a n | 17

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

filamen sehingga baik radiasi dan filamen dapat dilihat pada lensa mata

(gambar 2.55). Filamen dipanaskan oleh arus listrik sampai filamen dan

benda panas terlihat berwarna sama, gambar filamen lalu menghilang ke

dalam latar belakang benda panas. Arus filamen dengan demikin adalah

ukuran temperatur. Filter merah antara lensa mata dana filamen biasa

digunakan untuk mempermudah penyesuaian warna filamen dan benda panas.

Filter merah yang lain dapat memperluas jangkauan pengukuran instrumen.

Pirometer optik atau disappearing filament pyrometer memiliki

jangkauan pengukuran sekitar 6000C sampai 30000C, akurasi pembacaan

sekitar 0,5 %, dan tidak ada kontak langsung dengan benda panas. Dengan

demikian instrumen ini dapat digunakan untuk aplikasi aplikasi dengan

benda bergerak atau yang berada pada jarak jauh.

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

18/24

H a l a m a n | 18

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

Pyrometer optik sangat cocok digunakan untuk mengukur logam panas

karena jika alat ini dikalibrasi dengan baik akan sangat sempurna mengukur

temperatur logam diatas 1500F (816C). Sehingga alat ini sangat ideal untuk

digunakan pada industri industri yang melibatkan proses pemanasan logam

seperti boiler, perlakuan panas untuk logam dan lain sebagainya. Ini

dikarenakan sensor serat optik memiliki bahan isolasi elektrikal. Namun

pyrometer ini tidak cocok jika digunakan untuk mengukur temperatur gas,

karena gas panas tidak memancarkan radiasi secara kasat mata.

Kelas lain dari pyrometer tergantung dari variasi dalam pancaran energi

radiasi monokromatikdengan temperatur. Piranti ini sering dinamakan

sebagaipyrometer optis karena mereka biasa melibatkan panjang gelombang

hanya pada bagian gelombang tampak dari spektrum. Kita mengetahui bahwa

intensitas pada beberapa panjang gelombang tertentu adalah sebanding dengan

temperatur. Apabila intensitas dari satu objekcocokdengan yang lain, maka

temperaturnya adalah sama. Dalam pyrometer optis, intensitas dari filamen

platinum yang dipanaskan akan berubah-ubah hingga menjadi cocok dengan

objek yang akan ditentukan temperaturnya. Karena sekarang temperaturnya sama

dan temperatur filamen dikalibrasikan terhadap seuatu setting panas, temperatur

dari suatu objek dapat ditentukan.

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

19/24

H a l a m a n | 19

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

GAMBAR 6.16

Suatu pyrometer optis yang cocok dengan intensitas dari objek

yang dipanaskan, filamen yang dikalibrasikan, biasanya sebagai

panjang gelombang dalam merah

Gambar 6.16 memperlihatkan sistem khusus untuk implementasi dari

suatu pyrometer optis. Dalam gambar tersebut, sistem difokuskan pada objek

yang akan diukur temperaturnya, dimana pem-filter-an dilakukan hanya pada

panjang gelombang yang diinginkan, yang biasanya adalah merah. Pengamat

juga melihat filamen platinum yang ditumpangkan pada citra dari objek. Pada

pemanasan rendah filamen akan terlihat gelap terhadap latar belakang objek,

seperti yang diperlihatkan pada Gambar 6.17a. pada saat filamen dipanaskan,

akan muncul sebagai filamen yang terang terhadap latar belakang objek,

seperti yang diperlihatkan pada Gambar 6.17c. Di suatu tempat dintara nya

adalah titik pada saat kecerahan dari filamen dan objek yang diukur adalah

cocok. Pada setting inim filamen tidak muncul dengan pembandingan latar

belakang objek, dan temperatur objek dapat dibaca dari penghubung filamen

pemanas.

(a) Filamen dipanaskan terlalu rendah

(b) Panas filamen di-settepat

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

20/24

H a l a m a n | 20

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

(c) Panas filamen terlalu tinggi

GAMBAR 6.17 Contoh dari penampakan filamen selama

pengesetan pyrometer optis.

Jangkauan dari piranti pyrometer optis ditentukanditentukan dalam

bagian akhir pada titik dimana objek menjadi cahaya tampak dalam merah

(~500 K) dan secara jelas dibatasi oleh titik leleh dari platinum pada batas

akhir (~3000 K). Akurasi adalah tipikal pada 5 K hingga 10K yang

merupakan fungsi dari operator kesalahan (error) dalam penyesuaian

intensitas dan koreksi emisivitas untuk objek. Piranti tersebut tidak mudah

diadaptasikan untuk mengontrol proses, karena mereka membutuhkan

perbandingan optis yang teliti., biasanya oleh operator manusia. Aplikasi-

aplikasinya lebih menonjol dalam pengukuran spot dimana monitoring secara

konstan atau kontrol temperatur tidak diperlukan.

3.2. Pirometer Radiasi Total

Termometer radiasi (juga dikenal sebagai radiasi pyrometers) mengukur

radiasi ini dalam rangka untuk menghitung suhu benda. Tingkat total radiasi

emisi per detik diberikan oleh:

E =KT4

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

21/24

H a l a m a n | 21

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

Pilihan metode terbaik mengukur radiasi yang dipancarkan tergantung

pada suhu. Pada temperatur rendah, yang puncak dari fungsi kepadatan

spektral daya terletak pada daerah inframerah kisaran (0,72-1.000 m).

Logam panas memancarkan radiasi dengan nilai tertentu yang besarnya

ditangkap oleh pyrometer jenis ini untuk menentukan temperatur logam

tersebut. Pyrometer tipe ini memiliki tingkat sensitifitas yang tinggi,

kepresisian, serta rentan pembacaan temperatur yang lebih lebar. Alat ini

sangat baik membaca temperatur logam 538oC. Satu kelebihan yang paling

penting dari alat ini adalah tidak membutuhkan kontak langsung dengan

material yang temperaturnya akan diukur dan pembacaan temperatur secara

visual, sehingga ia dipasang di sebuah titik yang tidak terjangkau oleh

pandangan manusia, seperti di dalamfurnaceboiler.

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

22/24

H a l a m a n | 22

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

.Instrumen ini mengukur jumlah radiasi yang diemisikan oleh sesuatu

benda panas melalui sebuah elemen rasistansi atau termofil (rangkaian

beberapa termokopel).

Pirometer radiasi total memfokuskan radiasi dari benda panas ke dalam

dettektor radiasi. Gambar 2.56 menampilkan bentuk kasar dari sebuah

instrumen yang menggunakan sebuah cermin untuk memfokuskan radiasi pada

detektor. Beberapa bentuk instrumen yang lain menggunakan lensa untuk

memfokuskan radiasinya.

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

23/24

H a l a m a n | 23

Politeknik Negeri Sriwijaya | Instrumen dan Pengukuran

Detektor pada umumnya berupa sebuah termofil dengan sambungan

termokopel yang dapat mencapai 20 atau 30 buah, sebuah elemen resistansi,

ataupun sebuah termistor. Detektor ini dikatakan sebagai sebuah detektor broad

band karena dapat mendeteksi radiasi pada pita frekuensi lebar sehingga

keluarannya merupakan penjumlahan dari daya yang diemisikan pada setiap

panjang gelombangnya, serta berbanding lurus dengan pangkat empat

temperaturnya (hukum stefan-boltzman). Akurasi dari pirometer radiasi total

broadband biasanya sekitar 0,5% dengan rentang pengukuran antara 00C

30000C. Konstanta waktu (ukuran seberapa cepat sistem bereaksi terhadap

perubahan temperatur dan merupakan waktu yang diperlukan untuk mencapai

sekitar 63% nilai akhir) untuk instrumen ini bervariasi antara 0,1 detik bagi

detektor yang hanya tediri dari 1 termokopel atau termistor manik manik

kecil, hingga beberapa detik bagi detektor termofil yang melibattkan banyak

termokopel. Beberapa instrumen menggunakan chopper (pemotong) mekanis

berputar uuntuk memotong radiasi sebelum mengenai detektor. Tujuannya

untuk memperoleh keluaran detektor yang berubah ubah mengingat

penguatan sinyal akan lebih mudah jika tegangannya merupakan tegangan

bolakbalik. Dengan demikian akan merupakan sebuah keuntungan apabila

level radiasinya rendah. Akan tetapi chopper hanya dapat digunakan untuk

detektor yang mempunyai konstanta waktu yang sangat kecil, sehingga

cenderung digunakan untuk detektor, termistor berbentuk manikmanik kecil.

7/22/2019 MAKALAH PENGUKURAN SUHU EFEK RADIASI.docx

24/24

H a l a m a n | 244.KESIMPULAN

4.1. Kesimpulan

Pengukuran suhu efek radiasi didasarkan pada suhu suatu benda yang

dapat ditentukan melalui pengukuran radiasi termal benda itu. Instrumen yang

digunakan yaitu pyrometer optik dan pyrometer radiasi. Pyrometry adalah salah

satu teknik pengukuran suhu tanpa kontak fisik, tetapi suhu fluida dideteksi

dengan mengukur radiasi elektromagnetik. Pada pyrometer optik lensa

digunakan untuk menyatukan (focus) energi radiasi dari bodi, pada pyrometer

radiasi total radiasi energi diterima oleh detector (thermocouple, thermophile),

dan diteruskan ke recorder, sehingga suhu fluida dapat dibaca. Dalam pyrometer

radiasi, sebuah bodi hitam digunakan untuk menyerap panas.