-
TEKNIK PENGUKURAN Mengukur adalah membandingkan parameter pada
obyek yang diukur terhadap besaran yang telah distandarkan.
Pengukuran merupakan suatu usaha untuk mendapatkan informasi
deskriptif-kuantitatif dari variabel-variabel fisika dan kimia
suatu zat atau benda yang diukur, misalnya panjang 1m atau massa 1
kg dan sebagainya
Secara umum sistem pengukuran dapat dibagi menjadi tiga tahap,
yaitu1. Tahap detektor transduser2. Tahap intermediat,
pengkondisian sinyal3. Tahap pembacaan
-
Diagram blok sistem pengukuran
-
Tahap Detektor TransduserFungsi utama tahap ini adalah
mendeteksi atau merasakan adanya perubahan besaran fisik pada obyek
yang diukur. Tahap ini harus kebal terhadap pengaruh lain yang
tidak dikehendaki, misalnya sensor gaya tidak boleh terpengaruh
oleh percepatan atau sensor percepatan linier, tidak boleh berubah
oleh perubahan percepatan sudut. Tetapi hal tersebut tidak pernah
didapati secara ideal, perubahan-perubahan kecil oleh variabel lain
tersebut masih dapat diterima selama masih berada dalam
batasan-batasan yang diizinkan.
Tahap IntermediateTahap ini adalah tahap penkondisian sinyal
yang dihasilkan pada tahap pertama agar dapat dinyatakan ke tahap
terakhir. Perlakuan yang dilakukan pada tahap ini biasanya
penyaringan, penguatan dan transformasi sinyal. Fungsi umum tahap
ini adalah meningkatkan kemampuan sinyal ke level yang mampu
mengaktifkan tahap akhir. Peralatan pada tahap ini harus dirancang
sedemikian rupa agar sesuai dengan kondisi antara tahap pertama dan
tahap terakhir.
Tahap PembacaanTahap ini mengandung informasi dalam level yang
dapat disensor oleh manusia dan/atau perangkat kendali. Jika
keluaran diharapkan dapat dibaca oleh manusia, maka lebih sering
berbentuk : gerakan relatif, misalnya jarum penunjuk skala atau
gerakan gelombang pada osiloskop, digital, bentuk ini
mempresentasikan angka-angka, misalnya odometer mobil, termometer
digital dan sebagainya.Berikut ini akan diberikan beberapa contoh
peralatan menyangkut ketiga tahap diatas.
-
Berbagai macam peralatan pengukur dengan tahapan-tahapannya
-
Dalam mempelajari pengukuran dikenal beberapa istilah, antara
lain :Instrumen : adalah alat ukur untuk menentukan nilai atau
besaran suatu kuantitas atau variabel.Ketelitian : harga terdekat
dengan mana suatu pembacaan instrumen mendekati harga sebenarnya
dari variabel yang diukur.Ketepatan : suatu ukuran kemampuan untuk
hasil pengukuran yang serupaSensitivitas : perbandingan antara
sinyal keluaran atau respons instrumen terhadap perubahan masukan
atau variabel yang diukur.Resolusi : :perubahan terkecil dalam
nilai yang diukur yang mana instrumen akan memberi respon atau
tanggapan.Kesalahan : penyimpangan variabel yang diukur dari harga
(nilai) yang sebenarnya.
Satuan Dasar dan Satuan TurunanIlmu pengetahuan dan teknik
menggunakan dua jenis satuan, yaitu satuan dasar dan satuan
turunan. Satuan-satuan dasar dalam mekanika terdiri dari panjang,
massa dan waktu. Biasa disebut dengan satuan satuan dasar utama.
Dalam beberapa besaran fisis tertentu pada ilmu termal, listrik dan
penerangan juga dinyatakan satuan-satuan dasar.Arus listrik,
temperatur, intensitas cahaya disebut dengan satuan dasar tambahan.
Sistem satuan dasar tersebut selanjutnya dikenal sebagai sistem
internasional yang disebut sistem SI. Sistem ini memuat 6 satuan
dasar seperti tabel berikut ini.
-
Besaran-besaran satuan dasar SISatuan-satuan lain yang dapat
dinyatakan dengan satuan-satuan dasar disebut satuan-satuan
turunan. Untuk memudahkan beberapa satuan turunan telah diberi nama
baru, contoh untuk daya dalam SI dinamakan watt yaitu menggantikan
j/s.Tabel di bawah ini merupakan contoh satuan yang diturunkan.
-
Kesalahan UkurSaat melakukan pengukuran besaran listrik tidak
ada yang menghasilkan ketelitian dengansempurna. Perlu diketahui
ketelitian yang sebenarnya dan sebab terjadinya kesalahan
pengukuran. Kesalahan - kesalahan dalam pengukuran dapat
digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu : Kesalahan-kesalahan Umum
(gross-errors)
Kesalahan ini kebanyakan disebabkan oleh kesalahan manusia.
Diantaranya adalah kesalahan pembacaan alat ukur, penyetelan yang
tidak tepat dan pemakaian instrumen yang tidak sesuai dan kesalahan
penaksiran. Kesalahan ini tidak dapat dihindari, tetapi harus
dicegah dan perlu perbaikkan. Ini terjadi karena keteledoran atau
kebiasaan - kebiasaan yang buruk, seperti : pembacaan yang tidak
teliti, pencatatan yang berbeda dari pembacaannya, penyetelan
instrumen yang tidak tepat. Agar mendapatkan hasil yang optimal,
maka diperlukan pembacaan lebih dari satu kali. Bisa dilakukan tiga
kali, kemudian dirata-rata. Jika mungkin dengan pengamat yang
berbeda.
-
Kesalahan-kesalahan sistematis (systematic errors)
Kesalahan ini disebabkan oleh kekurangan-kekurangan pada
instrumen sendiri. Seperti kerusakan atau adanya bagianbagian yang
aus dan pengaruh lingkungan terhadap peralatan atau pemakai.
Kesalahan ini merupakan kesalahan yang tidak dapat dihindari dari
instrumen, karena struktur mekanisnya. Contoh : gesekan beberapa
komponen yangbergerak terhadap bantalan dapat menimbulkan pembacaan
yang tidak tepat. Tarikan pegas (hairspring) yang tidak teratur,
perpendekan pegas, berkurangnya tarikan karena penanganan yang
tidak tepat atau pembebanan instrumen yang berlebihan. Ini semua
akan mengakibatkan kesalahan-kesalahan. Selain dari beberapa hal
yang sudah disinggung di atas masih ada lagi yaitu kesalahan
kalibrasi yang bisa mengakibatkan pembacaan instrumen terlalu
tinggi atau terlalu rendah dari yang seharusnya. Cara yang paling
tepat untuk mengetahui instrumen tersebut mempunyai kesalahan atau
tidakyaitu dengan membandingkan dengan instrumen lain yang memiliki
karakteristik yang sama atau terhadap instrumen lain yang
akurasinya lebih tinggi. Untuk menghindari kesalahan-kesalahan
tersebut dengan cara : (1) memilih instrumen yang tepat
untukpemakaian tertentu; (2) menggunakan faktor-faktor koreksi
setelah mengetahui banyaknya kesalahan; (3) mengkalibrasi instrumen
tersebut terhadap instrumen standar. Pada kesalahan-kesalahan yang
disebabkan lingkungan, seperti : efek perubahan temperatur,
kelembaban, tahanan udara luar, medan-medan maknetik, dan
sebagainya dapat dihindari dengan membuat pengkondisian udara (AC),
penyegelan komponenkomponen instrumen tertentu dengan rapat,
pemakaian pelindung maknetik dan sebagainya.
-
Kesalahan acak yang tak disengaja (random errors)
Kesalahan ini diakibatkan oleh penyebab yang tidak dapat
langsung diketahui. Antara lain sebab perubahan-perubahan parameter
atau sistem pengukuran terjadi secara acak. Pada pengukuran yang
sudah direncanakan kesalahan - kesalahan ini biasanya hanya kecil.
Tetapi untuk pekerjaan - pekerjaan yang memerlukan ketelitian
tinggi akan berpengaruh. Contoh misal suatu tegangan diukur dengan
voltmeter dibaca setiap jam, walaupun instrumen yang digunakan
sudah dikalibrasi dan kondisi lingkungan sudah diset sedemikian
rupa, tetapi hasil pembacaan akan terjadi perbedaan selama
periodepengamatan. Untuk mengatasi kesalahan ini dengan menambah
jumlah pembacaan danmenggunakan cara-cara statistik untuk
mendapatkan hasil yang akurat.Alat ukur listrik sebelum digunakan
untuk mengukur perlu diperhatikan penempatannya / peletakannya. Ini
penting karena posisi pada bagian yang bergerak yang
menunjukkanbesarannya akan dipengaruhi oleh titik berat bagian yang
bergerak dari suatu alat ukur tersebut. Oleh karena itu letak
penggunaan alat ukur ditentukan seperti pada tabel
-
Sistem Pengukuran TekananTekanan (pressure) adalah gaya yang
bekerja persatuan luas, maka tekan didefinisikan sebagai besarnya
gaya untuk tiap satuan luas. dengan demikian satuan tekanan identik
dengan satuan tegangan (stress). Dalam konsep ini tekanan
didefinisikan sebagai gaya yang diberikan oleh fluida pada tempat
yang mewadahinya. Tekanan mutlak (absolute pressure) adalah nilai
mutlak tekanan yang bekerja pada wadah tersebut. Tekanan relatif
atau tekanan pengukuran (gage pressure) adalah selisih antara
tekanan mutlak dan tekanan atmosfir. Tekanan vakum atau hampa
(vacuum) menunjukkan seberapa lebih tekanan atmosfir dari tekanan
mutlak ( Holman, 1985). Oleh karena itu satuan yang dipakai untuk
tekanan merupakan hasil bagi antara satuan gaya dan satuan luas,
misalnya kg/cm2, lb/inch2 yang biasanya disingkat psi (pound/square
inch) dan lain lain.
-
Beberapa satuan tekanan yang umum dipakai :1 atm (atmosfir) =
14,696 psi = 1,01325 x 105 (Pa) = 760 mmHg1 Pa (paskal) = 1 (N/m2)1
Torr = 1 mmHg1 Bar = 105 PaPada bagian berikut ini akan diuraikan
beberapa peralatan yang sering digunakan untuk pengukuran tekanan
(Holman, 1985)
Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari
suatu cairan atau gas.Satuan tekanan dapat dihubungkan dengan
satuan volume (isi) dan suhu. Semakin tinggi tekanan di dalam suatu
tempat dengan isi yang sama, maka suhu akan semakin tinggi. Hal ini
dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di pegunungan lebih
rendah dari pada di dataran rendah, karena di dataran rendah
tekanan lebih tinggi.Rumus dari tekanan dapat juga digunakan untuk
menerangkan mengapa pisau yang diasah dan permukaannya menipis
menjadi tajam. Semakin kecil luas permukaan, dengan gaya yang sama
akan dapatkan tekanan yang lebih tinggi.Tekanan udara dapat diukur
dengan menggunakan. barometer
-
Manometer TabungManometer sangat banyak digunakan untuk
pengukuran tekanan fluida pada keadaan stedi. Gambar di bawah
memperlihatkan sebuah manometer tabung U. Perbedaaan tekanan yang
tidak diketahui p dengan tekanan atmosfir, P0, merupakan fungsi
ketinggian h.Pembacaan pada skala tersebut dinyatakan oleh : dengan
P : tekanan yang akan diukur pa : tekanan atmosfir m : densitas
fluida manometer f : densitas fluida transmisiManometer dapat pula
dipasang dalam posisi miring agar mendapat skala yang lebih
teliti.
-
Tabung BourdonPengukur tabung Bourdon banyak digunakan untuk
pengukuran tekanan statik, harganya relatif murah, tetapi cukup
dapat diandalkan. Konstruksi tabung Bourdon dapat dilihat pada
gambar 1. 11. Tabung Bourdon biasanya mempunyai penampang elips dan
konfigurasi "C". Bila terdapat tekanan dalam tabung tersebut, akan
terjadi deformasi elastik pada tabung, yang dalam keadaan ideal
sebanding dengan tekanan. Ujung pengukur ini dihubungkan dengan
suatu penghubung Berpegas yang memperbesar perpindahan dan
mengubahnya menjadi gerakan putar pada jarum penunjuk. Penghubung
itu dibuat sedemikian rupa sehingga mekanisme tersebut dapat diukur
untuk memberikan kelinieran yang optimum.