analisa distribusi medan magnet pada sensor dasar magnetic inductance tomography (mit) menggunakan...

44
Laporan Kerja Praktek CTCEH Labs Divisi R & D, PT. Edwar Technology Tangerang Selatan-Banten Periode 13 Januari13 Februari 2014 Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite Element Method (FEM) Disusun Oleh : Ilham Pebrika (10/305455/PA/13520) PROGRAM FISIKA JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA 2014 i

Upload: universitas-gadjah-mada

Post on 24-Jul-2015

305 views

Category:

Science


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Laporan Kerja Praktek

CTCEH Labs Divisi R & D, PT. Edwar Technology

Tangerang Selatan-Banten

Periode 13 Januari—13 Februari 2014

Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic

Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite

Element Method (FEM)

Disusun Oleh :

Ilham Pebrika (10/305455/PA/13520)

PROGRAM FISIKA

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

2014

i

Page 2: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Halaman Pengesahan

Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic

Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite

Element Method (FEM)

Laporan Kerja Praktik

Diajukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Kerja Praktik

Program Studi Fisika, Universitas Gadjah Mada

Disusun Oleh:

Ilham Pebrika

10/305455/PA/13520

Mengetahui

Pembimbing Akademik Pembimbing Lapangan,

Dr. Eng Kwat Triyana, M.Si Marlin Ramadhan B. M.Sc

NIP.196709141997021001

Menyetujui

Ketua Jurusan Fisika

Universitas Gadjah Mada

Dr. Mitrayana,M.Sc

NIP. 197303031999031004

ii

Page 3: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT karena

atas izin dan karunia-Nya penulis dapat melaksanakan kerja praktek di

CTECH Laboratories, PT. Edwar Technology. Kerja praktek ini dilaksanakan

untuk memenuhi syarat kelulusan dari mata kuliah kerja praktek di Jurusan

Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Gadjah Mada

Selama pelaksanaan kerja praktek ini, penulis banyak mendapat

pengetahuan, bimbingan, dukungan, dan arahan dari semua pihak yang

telah membantu hingga penulisan laporan kerja praktek dengan judul ‘

Analisa Medan Magnet pada Sensor dasar Magnetic Induction

Tomography (MIT) Menggunakan Metod Finite Element Methode

(FEM)’ ini dapat terselesaikan. Untuk itu pada kesempatan ini penulis

ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Khairil Anwar dan Rosniwati sebagai orang tua penulis yang selalu

memberikan dukungan dan doa selama melakukan kerja praktek

2. Bapak Marlin Ramadhan Badaillah selaku koordinator riset CTECH Labs

dan pembimbing lapangan yang senantiasa membimbing dan

mengarahkan penulis selama melaksanakan kerja praktek

3. Bapak Dr. Warsito P. Taruno M.Eng selaku Direktur Utama yang telah

memberikan ijin serta Fasilitas untuk melaksanakan kerja praktek di

CTECH Labs, PT Edwar Technology.

4. Bapak Dr.Eng Kwat Triyana, M.Si selaku dosen pembimbing atas arahan

dan masukannya.

5. Bapak Dr.Ing Ari Setiawan M.Si selaku Wakil Dekan Bidang

Kemahasiswaan dan Akademik Fakultas MIPA Universitas Gadjah Mada

6. Bapak Dr. Mitrayan, M.Sc selaku ketua jurusan fisika, Fakultas MIPA,

Universitas Gadjah mada

iii

Page 4: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

7. Bapak Drs Arif Hermanto SU Selaku Ketua Prodi Fisika Universitas

Gadjah Mada

8. Irwin Maulana S.T. sebagai staff Research and Development (R & D)

CTECH Labs PT. Edwar Technology atas bantuan teknisnya selama

melaksanakan kerja praktek

Dalam penulisan laporan ini baik proses pelaksanaan Kerja Praktek

maupun penyusunannya tentu masih banyak terdapat kekurangan sehingga

penulisa berharap kritikan yang membangun dari semua pihak.

Yogyakarta,

Februari 2014

Penulis

.

iv

Page 5: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ………………………………………………………… i

LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………….. ii

KATA PENGANTAR……………………………………………………….. iii

DAFTAR ISI…………………………………………………………………. v

DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………. vii.

DAFTAR TABEL DAN GRAFIK…………………………………………… ix

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang…………………………………………………………. 1

1.2 Tujuan…………………………………………………………………… 2

1.3 Waktu dan Tempat Pelaksanaan………………………………………… 2

II. PT. Edwar Technology & CTECH Labs. PT. Edwar Technology

2.1 PT. Edwar Technology……………………………………………… 4

2.2 Sejarah PT. Edwar Technology…………………………………….. 5

2.3 CTECH Laboratory PT. Edwar Technology……………………… 7

2.4 Visi CTECH Laboratories PT. Edwar Technology………………… 7

2.4.1 Visi……………………………………………………………. 7

2.4.2 Misi…………………………………………………………… 8

2.5 Struktur CTECH Labs. PT Edwar Technology……………………… 9

III TINJAUAN PUSTAKA

3.1 Sekilas tentang Tomografi……………………………………………. 10

3.2 Jenis-jenis Tomografi………………………………………………….. 10

3.3 Prinsip kerja Tomografi……………………………………………….. 11

v

Page 6: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

3.4 Magnetic Induction Tomoghraphy (MIT) ………………………… 12

3.5 Finite Elemen Methods (FEM)……………………………………… 14

3.6 Program Comsol Multyphysics……………………………………. 16

IV. METODE SIMULASI

4.1 Komputasi Sistem……………………………………………………. 17

4.1.1 Model Geometri………………………………………………. 18

4.1.2 Magnetic Field………………………………………………… 18

4.1.3 Multi Turn Coil………………………………………………. 19

4.1.4 Mesh………………………………………………………….. . 20

4.1.5 Frequency Domain…………………………………………... 20

4.1.6 Point Global Evaluation……………………………………… 21

V.HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 Hasil………………………………………………………………….. 23

5.2 Pembahasan…………………………………………………………. 29

VI.PENUTUP

6.1 Saran………………………………………………………………… 32

6.2 Kesimpulan…………………………………………………………. 32

VII.DAFTAR PUSTAKA………………………………………………… 33

vi

Page 7: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

DAFTAR GAMBAR

BAB II

Gambar 2.1 Logo CTECH Labs dan PT. EDWAR Technology………………… 4

Gambar 2.2 Gambaran Umum Group dari PT. Edwar Technology……….. 6

Gambar 2.3 Group Penelitian di CTECH Labs…………………………….. 7

BAB III

Gambar 3.1 Prinsip Kerja Tomografi ……………………………………… 10

Gambar 3.2 Sistem Tomografi ……………………………………………. 11

Gambar 3.3 Prinsip Kerja MIT …………………………………………… 13

Gambar 3.4 Skema Finite Elemen Method ………………………………. 14

BAB IV

Gambar 4.1 Model Geometri …………………………………………….. 18

Gambar 4.2 Menu pada pembuatan geometri pada ………………………… 18

Comsol Multiphysiscs 4.3 untuk geometri circular dan rectangle

Gambar 4.3 Menu pemilihan model geometri……………………………. 19

Gambar 4.4 Multiturn Coil Domain ……………………………………………. 20

Gambar 4.5 Mesh ……………………………………………………….. 20

Gambar 4.6 Frequency Domain ……………………………………………….. 21

Gambar 4.7 Global Point Evaluation ………………………………………….. 22

Bab V

Gambar 5.1 Garis gaya magnet pada penampang 2D ……………………. 23

Gambar 5.2 garis gaya magnet pada penampang 3D …………………… 23

vii

Page 8: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Gambar 5.3 Distribusi garis gaya medan magnet …………………………. 25

pada beberapa variasi arus

Gambar 5.4 Garis gaya magnet pada variasi jumlah lilitan koil …………… 26

Gambar 5.5 Perubahan Garis Gaya magnet pada beberapa medium ……… 28

viii

Page 9: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

DAFTAR TABEL DAN GRAFIK

BAB II

Tabel 2.1 Jenis tomografi berdasarkan fenomen fisika…………………….. 9

BAB V

Tabel dan grafik 5.1 Perubahan nilai fluks magnet ………………………. 25

terhadap variasi arus

Tabel dan grafik 5.2 perubahan nilai fluks magnet ……………………… 26

terhadap variasi arus

Tabel dan Grafik 5.3 Perubahan Fluks magnet terhadap ………………… 27

variasi perubahan jumlah lilitan

Tabel dan Grafik 5.4 Perubahan Fluks magnet terhadap ………………….. 28

variasi perubahan frekuensi

Tabel dan Grafik 5.5 Perubahan Fluks magnet pada beberap medium …….. 29

ix

Page 10: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

BAB I

Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Saat ini penelitian dan pengembangan terhadap teknologi tomografi terus

dilakukan, aplikasinya yang semakin beragam diberbagai bidang seperti bidang medis

dan yang dikenal dengan istilah Non Destructive Testing (NDT) yakni pengujian

suatu objek khusunya bagian dalam, tanpa merusak objek yang ada, telah membuat

banyak ilmuwan di negara-negara maju khususnya berlomba-lomba mengembangkan

teknologi ini. Selain tomografi yang bersifat radiatif seperti x-ray Computed

Tomography (CT Scan), Single Photon Emission Computed Tomography ( SPECT),

dan Possitron Emission Tomography (PET), juga telah ditemukan tomografi elektrik

yang memilki klebihan dibandingkan tomografi radiatif. Kelebihan tersebut dapat

ditinjau dari sisi laju pencitraan, biaya kontruksi serta keselamatan penggunaan

sistem.

Magnetic Inductance Tomography (MIT) atau yang dikenal juga dengan

Mutual Inductance Tomography, Electromagnetic Tomography, atau

Electromagnetic Inductance Tomoghraphy, merupakan jenis tomografi electric yang

tergolong 10arallel baru dibandingkan jenis tomografi elektrik lainnya seperti

Electrical Impedance Tomography (EIT), Electrical Capacitance Tomography (ECT),

dan Magnetostatic Permeability Tomoghraphy (MPT). Secara umum MIT

didefinisikan sebagai teknik tomografi elektromagnetik frekuensi rendah yang

digunakan untuk mencitrakan penampang suatu objek secara tidak merusak (non-

invansive) dan tak bersentuhann (contactless) dengan kontras pada satu ataupun lebih

parameter elektromagnetik pasif yaitu, konduktivitas elektrik, permeabilitas, dan

permitivitas. Secara umum MIT lebih banyak digunakan untuk merekontruksi citra

penampang konduktivitas elektrik suatu benda. Karena secara prinsip kerja MIT,

yakni induksisasi arus listrik akan lebih terhadap konduktivitas suatu objek.

1

Page 11: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

MIT memiliki prospek yang besar untuk diaplikasikan diberbagai bidang

seperti medis dan industry. Misal pencitraan diagnosik dan scanning pada organ

tubuh. Di bidang industri, MIT dapat digunakan untuk mendeteksi kerusakan

komponen logam, mendeteksi kerusakan sambungan logam, misal pada pengelasan,

Visualisai aliran logam cair, Inspeksi Solidifikasi logam, dan Pemantauan pola aliran

multiphase. Selain itu MIT juga bisa di aplikasikan di makanan dan farmasi.

Pemanfaatan MIT juga dikenal dengan istilah NDT (Non Destructive Testing) dimana

menganalisa suatu objek khususnya bagian dalam tanpa merusak objek tersebut,

misal inspeksi perpipaan dan deteksi keberadaan pada logam padat. Melihat dari

prospek pemanfaatan MIT, bisa dikatakan masa depan MIT cukup menjanjikan

sehingga antusias para peneliti diberbagai belahan dunia untuk melakukan riset di

bidang tomografi MIT dimana telah ada beberap hasil riset yang merupakan

pengembangan dari MIT seperti 3D MIT, Plannar MIT, Volumetric MIT, dan 4D

MIT.

PT. Edwar Technology merupakan perusahaan berbasis riset di Indonesia

yang saat ini concern pada penelitian tomografi. Melalui Divisi Risetnya, CTECH

Laboratory PT Edwar terus melakukan penelitian dan pengembangan teknologi

tomografi. Setelah dianggap berhasil dalam pengembangan Electrical Capacitance

Volume Tomography (ECVT), juga fokus di salah satunya pada penelitian dan

pengembangan MIT, dimana salah satunya penelitian pada sensor MIT yang memilki

prinsip pada distribusi medan magnet.

1.2 Tujuan

1. Mempelajari Sistem Magnetic Induction Tomography (MIT)

2. Melihat distribusi medan magnet pada sensor dasar MIT menggunakan

Metode FEM (Finite Element Method)

3. Mempelajari dan melakukan komputasi sistem MIT pada program

Comsol Multhyphysics 4.3

1.3 Waktu dan Tempat Pelaksanaan

2

Page 12: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Waktu : 13 Januari -13 Februari 2013

Tempat : CTECH Laboratories, PT Edwar Tecnology, Jl. Jalur Sutera, Kavling

Spectra, Blok 23C, No. 11-12, Alam Sutera, Tangerang Selatan,

Banten, Indonesia

3

Page 13: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

BAB II

Profil PT. Edwar Technology dan CTECH Laboratories

2.1 PT. EdWar Technology Indonesia

PT. EdWar Technology Indonesia adalah suatu perusahaan yang

bergerak di bidang pengembangan tomography. Perusahaan ini didirikan oleh

Dr.Warsito Purwo Taruno bersama Dr. Edi Sukur sahabatnya semasa kuliah program

doctor di Jepang. Induk perusahaan ini adalah CTECH Labs EdWar Technology.

CTECH Labs (Center for Tomography Research Laboratory) merupakan lembaga

riset untuk pengembangan tomography yang didirikan oleh Dr. Warsito pada tahun

2007. Nama EdWar Technology berasal dari nama panggilan kedua pendirinya

yaitu Edi dan Warsito yang disingkat menjadi EdWar. EdWar Technology

memiliki spesialisasi dalam penelitian dan pengembangan sistem pemantauan dan

pemeriksaan dengan menggunakan teknologi Electro Capacitance Tomography

(ECT) dan sensor 13arallel13v. Kantor PT. EdWar Technology Indonesia dan

CTECH Labs kini berada di jalan Jalur Sutera Kompleks Ruko Alam Sutera Kavling

Spectra nomor 23C, Tangerang, Banten.

Gambar .1 Logo CTECH Labs dan PT. EDWAR Technology

Salah satu prestasi yang membanggakan dalam pengembangan penelitian

di CTECH Labs ini adalah penemuan baru dalam bidang ECT, yaitu Electro

Capacitance Volume-Tomography (ECVT). Teknologi ini memungkinkan untuk

membuat pencitraan 3-D dari sebuah objek bergerak (real-time) atau real time volume

imaging (4-D). Selain itu, pada tahun 2010, PT. EdWar Technology Indonesia sudah

4

Page 14: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

mulai mempromosikan produk lainnya, yaitu ECCT (Electro-Capacitive Cancer

Treatment) sebagai 14arallel14ve pengobatan kanker. Perusahaan ini didirikan

sebagai bentuk realisasi mimpi Dr. Warsito, yaitu mendirikan Institusi Riset Kelas

Dunia di Indonesia.

2.2 Sejarah PT.EdWar Technology

Warsito P. Taruno adalah salah satu researcher level dunia yang risetnya

selama ini adalaha pengembangan ECVT, bermula dari tugas akhir Warsito ketika

menjadi mahasiswa S-1 di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia, Universitas

Shizuoka, Jepang, tahun 1991. Ketika itu pria kelahiran Solo pada 1967 ini ingin

membuat teknologi yang mampu ―melihat‖ tembus dinding 14aralle yang terbuat dari

baja atau obyek yang opaque (tak tembus cahaya). Dia lantas melakukan riset di

Laboratorium of Molecular Transport di bawah bimbingan Profesor Shigeo

Uchida. Warsito kemudian meneruskan S-2 mengambil jurusan teknik kimia,

berlanjut ke S-3 jurusan teknik elektronika di Universitas Shizuoka. Tesis dan

disertasinya tetap mengenai teknologi tomografi. Pada 1999, beliau hijrah ke

Amerika Serikat. Berbekal riset tentang tomografi, dia menjadi satu dari 15

peneliti papan atas dunia di Industrial Research Consortium, Ohio State

University. Sebuah lembaga riset terpandang yang menjadi acuan sejumlah

perusahaan minyak raksasa di dunia semisal ExxonMobil, Conoco Phillips, dan

Shell. Empat tahun beliau curahkan tenaga dan waktu di Amerika. Mulai 2003

hingga 2006, ia memilih bolak-balik antara Amerika dan Indonesia. Akhirnya, dia

memutuskan kembali ke Indonesia, untuk membesarkan CTECH Labs, sehingga pada

tahun 2007 didirikanlah Ctech Labs Edwar Technology.

5

Page 15: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Gambar 2.2 Gambaran Umum Group dari PT. Edwar Technology

2.3 CTECH Laboratories PT, Edwar Technology

CTECH Laboratory merupakan divisi dari PT. Edwar Technology yang

bergerak dibidang riset dan pengembangan pada bisinis PT. Edwar Technology.

CTECH Labs sebenarnya lebih dahulu didirikan oleh Dr. Warsito yakni pada tahun

2007 kemudian baru diintegrasikan dengan PT. Edwar technology serta group-group

lainnya dalam satu payung PT. Edwar Technology.

2.4 Visi dan Misi CTECH Laboratories PT. Edwar Technology

2.3.1 Visi CTECH Laboratories PT. Edwar Technology

Visi dari CTECH Laboratories PT. Edwar Technology adalah menjadi

lembaga yang terkemuka di dunia untuk penelitian dan pengembangan sistem

Tomography.

6

Page 16: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

2.3.2 Misi CTECH Laboratories PT. Edwar Technology

ntuk sistem tomography

dan instrumentasi.

dari sistem tomography dan

hasilnya untuk alatalat dunia 16arallel dan aplikasi lainnya.

-lembaga penelitian bertaraf

internasional sebaik mitra dalam negeri dalam upaya meningkatkan

pengembangan ilmu dan pengetahuan dan teknologi di Indonesia.

gan ilmiah pada universitas-

universitas dan lembaga penelitian nasional.

Membudayakan ilmuwan dan engineers yang memiliki high-skilled

sehingga mampu melakukan research & development kelas dunia.

Gambar 2.3 Group Penelitian di CTECH Labs

7

Page 17: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

BAB III

Tinjuan Pustaka

3.1 Sekilas tentang tomografi

Tomografi berasal dari kata yunani dari kata Tomos yang berarti

bagian, irisan, atau potongan dan Graphia yang berarti gambar atau

penggambaran (Wikipedia, 2012). Jadi tomografi adalah penggambaran suatu

obyek dalam bentuk irisan-irisan atau beberapa sayatan melintang. Secara istilah

tomografi berarti penggambaran atau pencitraan yang berasal dari potongan-potongan

(slice) dari suatu obyek. Secara definisi, tomografi merupakan proses eksplorasi

karakteristik internal daerah tertentu melalui integral pengukuran yang

berhubungan dengan karakteristik internal dari domain tertentu (Beck and

Williams, 1996). Secara umum tomografi terbagi atas dua bagian yaitu hard-field dan

soft-field tomografi. Pada hard-field tomografi distribusi besaran fisika yang diterima

oleh receiver menunjukkan hubungan langsung (bisa dikatakan secara linier)

dengan transmitter secara independen setelah melewati obyek. Contoh dari hard-

field tomografi misalnya x-ray CT. Sedangkan ada soft-field tomografi bersifat

nonlinear. Contoh dari soft-field tomografi yaitu EIT (Electrical Impedance

Tomography), ECT (Electrical Capacitance Tomography), dan MIT (Magnetic

Induction Tomography). Meskipun sistem tomografi yang berdasarkan hard-field

tomografi lebih mudah dalam hal merekonstruksi citra, namun penggunaan soft-field

tomografi lebih diterima di bidang 17arallel dan laboratorium disebabkan

karena kecepatan akusisi data, harga yang lebih murah, aman, dan dapat

digunakan untuk berbagai macam ukuran obyek (Warsito and Fan, 2001).

3.2 Jenis – jenis Tomografi

Sistem tomografi pertama yaitu tomografi konvensional adalah pada

pencitraan sinar x. Pencitraan pada sinar x adalah menembakkan sumber sinar x

melewati tubuh pasien dengan meletakkan film dibelakangnya selama

8

Page 18: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

pemaparan. Hasilnya, struktur pada bidang fokal akan tajam, sementara struktur di

bidang lain akan tampak blur. Dengan memodifikasi arah dan mengurangi

pergerakan, operator dapat memilih bidang fokal yang berbeda yang memasuki

era 18arallel, yaitu computer-assisted technique, yang dikenalkan oleh

Alessandro Vallebona pada awal tahun 1900, sangat berguna dan terbukti dalam

mengurangi masalah superimposisi dari struktur pada bayangan radiografi.

Tomografi modern menyertakan data proyeksi dari berbagai arah dan

memasukkan data tersebut ke dalam proses rekonstruksi tomografi dengan

18arallel. Berbagai macam tipe dari sinyal akuisisi dapat digunakan pada

Perhitungan algoritma yang sama dengan tujuan menghasilkan citra

tomografi. Tomografi merupakan teknik yang memanfaatkan fenomena fisika

untuk mengukur parameter besaran fisika. Berdasarkan fenomena fisika

tomografi dapat diklasifikasikan beberapa jenis, dapat dilihat pada Tabel

Tabel 3.1 Jenis tomografi berdasarkan fenomen fisika (Almushfi, 2009)

Sifat atenuasi dari sinar x saat melewati suatu medium menjadi modal

bagi x ray CT untuk memberikan citra pada bagian dalam tubuh manusia.

Atenuasi pada sinar x dipengaruhi oleh karakteristik obyek yang dilewatinya.

9

Page 19: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Untuk obyek seperti tulang, nilai atenuasi sinar x lebih tinggi bila dibandingkan

dengan obyek seperti otot. Dengan adanya perbedaan atenuasi ini dimungkinkan

untuk menghasilkan citra dengan menggunakan x-ray CT. Analisa yang lebih

banyak dipakai pada x-ray CT adalah analisa anatomi manusia.

Sistem pencitraan dengan menggunakan SPECT memanfaatkan sinar

gamma untuk menghasilkan citra. Metode SPECT ini juga biasa dikenal sebagai

teknik kedokteran nuklir. Pada sistem ini, bahan radioaktif yang memancarkan sinar

gamma dimasukkan ke dalam tubuh. Bahan radioaktif ini digabungkan dengan

bahan tertentu yang akan membawa bahan radioaktif menuju bagian organ tubuh

yang diinginkan. Ketika sampai pada organ yang dituju, bahan radioaktif akan

memancarkan sinar gamma. Dengan menggunakan kamera gamma kemudian

sinar gamma yang dipancarkan dideteksi dan direkonstruksi untuk menghasilkan

citra. Citra yang dihasilkan merupakan distribusi radionuklida di dalam organ

tersebut.

PET juga menggunakan bahan radioaktif seperti SPECT. Pada PET

bahan radioaktif yang dimasukkan ke dalam tubuh namun pada PET bahan

radioaktif yang digunakan memancarkan positron. Positron yang dipancarkan

mengalami anihilasi dengan electron yang kemudian menghasilkan dua foton

yang dipancarkan dalam arah yang saling berlawanan. Foton yang dipancarkan ini

dideteksi oleh detector yang kemudian direkonstruksi untuk menghasilkan citra.

MRI menggunakan sifat inti dalam menghasilkan citra. Medan magnet yang

sangat kuat, mencapai 1,5 Tesla diberikan kepada pasien. Oleh karena adanya

medan magnet yang sangat kuat, spin inti pada tubuh pasien akan berubah orientasi

secara parallel atau anti 19arallel terhadap arah medan magnet. Ketika diberikan

sinyal dengan frekuensi radio, sejumlah spin inti tersebut akan mengalami resonansi

dan saat sinyal dihentikan maka akan terjadi relaksasi. Proses relaksasi ini

memberikan data yang dapat direkonstruksi untuk menghasilkan citra.

Karakteristik dari inti atom yang mengalami resonansi dan relaksasi memberikan

10

Page 20: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

peranan untuk menghasilkan citra bagian dalam tubuh.

3.3 Prinsip Tomografi

Pada dasarnya metode teknik tomografi dapat dibagi menjadi dua tahap

(Warsito, 2005), yaitu:

1. Proses pengambilan data proyeksi melalui sensor yang dipasang

di sekeliling obyek.

2. Proses rekonstruksi untuk mendapatkan citra dalam obyek dari

data proyeksi tersebut.

Gambar 3.1 Prinsip Kerja Tomografi

Proses pengambilan data proyeksi adalah merupakan sebuah problema

maju (forward problem), yang pada dasarnya merupakan pengukuran dari

sebuah parameter fisika dari gelombang yang dipancarkan dari sensor

transmitter dan berinteraksi dengan media dan diukur oleh sensor computer

(dapat dilihat pada Gambar 3.2). Besaran fisika terukur merupakan hasil

konvolusi antara kekuatan medan (field computer) dan distribusi sifat fisika

(Warsito, 2005).

11

Page 21: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Data proyeksi hasil pengukuran di sekeliling obyek akan direkonstruksi

dengan algoritma rekonstruksi untuk mendapatkan citra. Pada tomografi, terdapat

beberapa algoritma rekonstruksi. Algoritma tersebut terbagi menjadi dua cakupan

yaitu Filter Back Projection (FBP) dan Iterative Construction (IR). Kedua teknik ini

sama-sama memiliki akurasi dan waktu komputasi yang baik. FBP membutuhkan

waktu komputasi sedikit, sementara IR menghasilkan sedikit artifact (kesalahan

pada rekonstruksi) namun dengan waktu komputasi tinggi (Muchlisin, 2009).

Pada prinsipnya sistem tomografi bisa dibagi menjadi tiga bagian seperti

yang terlihat pada Gambar 3.2 (Warsito, 2005).

1. Sistem sensor yang mengelilingi obyek.

2. Rangkaian listrik untuk melakukan akuisisi data proyeksi.

3. Sistem 21omputer untuk melakukan kontrol, proses rekonstruksi, dan

penampilan hasil citra.

Gambar 3.2 Sistem Tomografi

3.4 Magnetic Induction Tomography (MIT)

12

Page 22: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Magnetic Induction Tomography (MIT) merupakan teknik yang dapat

mencitrakan sifat elekromagnetik distribusi konduktivitas dalam suatu obyek

(Peyton et al, 1995). Teknik ini pun dikenal sebagai Electrical Magnetic

Tomography (EMT) atau Mutual Induction Tomography. Medan magnet

yang dihasilkan dari arus bolak balik (AC) dalam sistem koil transmitter

menghasilkan arus eddy didalam obyek material konduktif, dan menghasilkan

medan magnet yang kedua yang dapat dideteksi dengan mengukur nilai tegangan

induksi dalam koil. Skematika pengukuran MIT diilustrasikan oleh dua koil

pada Gambar 3.3 dan prinsip sistem MIT ditunjukkan pada Gambar 3.3 Dua koil

tersebut (koil 1 dan 2) ditempatkan pada batas ruang obyek, posisi koil tegak

lurus terhadap batasan ruang obyek. Jika sebuah arus sinusoidal diberikan ke

koil 1 (koil transmitter) akan menghasilkan medan magnet (B) di ruang obyek.

Medan magnet tersebut bisa disebut medan magnet pertama (B0).

Jika medan magnet pertama (B0) berinteraksi dengan obyek konduktif

akan menghasilkan arus eddy dan arus eddy tersebut akan menghasilkan medan

magnet kedua (B2) yang akan diterima oleh koil receiver.

Gambar 3.3 Prinsip Kerja MIT

13

Page 23: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

3.5 Finite Elemen Methods (FEM)

Salah satu solusi unuk menyelesaikan batas arus eddy (Eddy Current)

menggunakan FEM (Finite Elemen Method). Dimana domain terpisah membentuk

dua sub-domain seperti pada gambar.2 dimana salah satunya merupakan daerah tidak

bermuatan Ωn yang merupakan daerah Stationary sedangkan yang lainnya dianggap

daerah bermuatan Ωc yang terdapat arus eddy. Besaran Ar, Ar-V berfungsi sebagai

pereduksi Magnetic Vector Potensial Ar pada keseluruha daerah, modifikasi scalar

potensial V diaplikasikan pada wilayah yang bermuatan dan Magnetik Vektor

Potensial As merupakan daerah yang dihasilkan oleh koil pada batas daerah ketika

tidak ada material yang diberikan.

Gambar 3.4 Skema Finite Element Method

Diasumsikan daerah waktu dengan frekuensi angular ω, persamaan yang ada :

∇× H = (σ+jωε ) E+ J , ….(1)

∇. (σ +jωε)E = 0 …………...(2)

Dimana H dan E adalah intensitas Medan magnet dan Intensitas Medan

listrik. Vektor Js adalah rapat arus elektrik pada koil transmitter (σ + jωε ) yang

14

Page 24: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

merupakan distribusi konduktivitas kompleks pada objek. Intensitas medan magnet

pada domain digambarkan dengan persamaan :

E = -jωA - ∇V

Ungkapan lain dari 24omput elektrik potensial sebagai fungsi waktu sama

dengan potensial agar simetri pada turunan integral persamaan Galerkin. Persamaan

(3) di modifikasi dengan persamaan berikut :

E = - jωA – jω∇V

dimana A = Ar +A diberikan oleh B = ∇× A dan subsitusi persamaan (4)

kedalam Pers (1) dan (3) didapatkan persamaan untuk model nilai batas arus eddy

pada MIT sebagai :

∇× (ν∇×A) + jωκ (A+∇V ) = J ,………………(5)

jω∇iκ(A+ ∇V ) = 0 …………… (6)

dimana ν =1 µ ( µ : magnetic permeability) dan κ = σ + jωε .

setelah di generate pada mesh tetrahedral untuk domain, garis FEM bisa

digunakan untuk solusi arus eddy yang digambarkan oleh persamaan (5) dan (6) dan

untuk mencocokan dengan nilai batas.

Untus orde pertama finite element Vektor potensial magnetic diantara garis

nodes (I,j) diaprokmasi oleh garis basis fungsi Ni j

Diberikan fungsi

N ji = Lj∇Li – iL∇Li……..(7)

dimana Li, Lj adalah nodal basis functions. Aplikasi teknik finite element

Galerkin menggunakan garis fungsi basis diperoleh persamaan :

....(8)

15

Page 25: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

……………………………………….(9)

Dimana N merupakan kombinasi linear dari garis basis fungsi Ω adalah

keseluruhan domain, Ωc adalah daerah arus edi dan Ωs adalah daerah arus asal.

Voltase terimbas ( V ) pada koil receiver bisa ditentukan pada

……………………………………………….(10)

Dimana J0 adalah unit rapat arus yang dgunakan pada koil receiver

3.6 Program Comsol Multyphysics

Comsol Multyphysics merupakan salah satu program komersial yang bisa

digunakan untuk menyelesaikan simulasi sistem pada beberapa modalitas tomografi

elektrik seperti EIT, ECT, maupun MIT. COMSOL Multyphysics memilki beberapa

macam modul permasalahan yang dibedakan berdasarkan tema fisisnya seperti

akustik, elektromagnetik, termal, ,fluida serta sifat fisis lainnya. Misal untuk kajian

elektromagnetik frekuensi rendah, Comsol memiliki modul yang dinamakan AC/DC

module, dimana dalam module ini COMSOL memiliki banyak variasi permodelan

fisis dari elektrostatik dan magnetostatik hingga elektrodinamika frekuensi rendah.

Saat ini telah program multyphysics versi terbaru adalah versi 4.3, dimana

sebelumnya multyphysics versi 3.5. dimana multhyphysics 4.3 memiliki fitur lebih

lengkap serta penggunaan yang lebih mudah dibandingkan versi 3.5. Comsol

multhyphysics yang digunakan selama Kerja Praktek ialah versi 4.3

16

Page 26: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

BAB IV

METODE SIMULASI

Pada bab ini akan dibahas metode yang digunakan selama melakukan simulasi

yang digunakan dalam komputasi dan simulasi MIT. Simulasi dan Komputasi

dilakukan menggunakan program COMSOL Multhyphysics versi 4.3, Modul

AC/DC.

Pada simulasi dilakukan beberapa variasi untuk melihat distribusi medan

magnet, yakni :

Variasi nilai arus, jumlah lilitan dan frekuensi untuk menganalisa nilai medan

magnet yang terdapat diantara koil pada boundary yang ditentukan. Medium

yang digunakan adalah udara dengan nilai permitivitas =1, permeabilitas = 1,

dan konduktivitas = 0

Variasi medium yang ditempatkan dalam medium udara dengan nilai

permitivitas, permeabilitas dan konduktivitas yang bervariasi.

4.1 Komputasi Sistem

Komputasi sistem MIT disimulasikan menggunakan sistem 3 dimensi

menggunakan program COMSOL Multiphysics versi 4.3, modul AC/DC, Induction

Current, yang merupakan modul dengan tinjauan studi elektromagnetik secara

domain frekuensi

4.2 Geometri Model

Desain Geometri yang digunakan berbentuk persegi dan lingkaran untuk

melihat distribusi dari model dari sensor dasar MIT yakni daerah diantara dua koil.

Untuk geometri awal digunakan model 2D Assymetric, dimana dibuat daerah

penampang 2D simulasi untuk melihat garis distribusi medan magnet yang terdapat

17

Page 27: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

pada koil yang mengalir arus edi, hal ini sama seperti tujuan simulasi yakni melihat

distribusi medan magnet diantara dua koil sebagai sensor dasar MIT.

Gambar 4.1 Model Geometri

Gambar 4.2 Menu pada pembuatan geometri pada Comsol Multiphysiscs 4.3 untuk geometri

circular dan rectangle

18

Page 28: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

4.3 Magnetic Field

Magnetic Field disini dimaksudkan untuk melihat distribusi medan magnet

pada daerah Finite Elemen Methode (FEM) yang akan dilihat pada dilayah rectangle

besar dan wilayah rectangle kecil diantara dua circular merupakan sebagai daerah

dimana medium akan divariasikan untuk melihat perubahan distribusi medan magnet

dari berbagai medium yang berbeda

Gambar 4.3 Magnetic Field

4.4 Multi Turn Coil

Multi Turn Coil merupakan menu untuk mendefinisikan koil yang diwakili

dengan circular, pada pilihan tersebut terdapat input Arus/Tegangan dan Jumlah

lilitan pada koil sebagai salah satu variabel yang divariasikan dari perubahan

distribusi medan magnet

19

Page 29: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Gambar 4.4 Multi Turn Coil Domain

4.5 Mesh

yakni membagi domain menjadi beberapa bagian kecil menggunakan sarana

meshing pada tools yang ada di COMSOL Multyphysic v 4.3. Mesh merupakan

bagian dari model geometri yang terdiri dari unit-unit kecil dengan bentuk yang

sederhana (triangular atau quadrilateral). Ukurannya dapat diatur sekecil apapun

sesuai dengan kemampuan tingkat komputasi dari computer yang digunakan.

Gambar 4.5 Mesh

Jumlah elemen dari mesh ini akan berhubungan langsung dengan

keakurasian dari solusi. Semakin banyak jumlah elemen yang digunakan maka

20

Page 30: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

semakin kecil eror yang dihasilkan. Namun demikian, banyaknya jumlah elemen

mesh akan berkenaan dengan besarnya memori yang digunakan.

4.6 Frequency Domain

Frequency Domain merupakan menu pada COMSOL Multyphysics 4.3 yang

berfungsi untuk masukan domain frekuensi dari model simulasi yang dibuat. Nilai

variasi tersebut dapat berupa nilai tunggal atau beberapa nilai dengan range tertentu

misal 100 Hz-1000 Hz dengan range 10 Hz. Pada simulasi ini juga dilakukan variasi

nilai masukan frekuensi domain untuk melihat perubahan nilai dan garis medan

magnet diantara dua koil

Gambar 4.6 Frequency Domain

4.7 Global Point Evaluation

Global point evaluation merupakan pilihan pada Program Comsol

Multiphysics yang berisi pilihan untuk menghitng nilai secara umum pada model atau

simulasi yang dilakukan. Pada simulasi MIT, nilai fluks magnet diukur pada salah

satu koil yang disebut koil receiver, dimana koil tersebut tidak dialiri arus listrik

sehingga koil tersebut berfungsi untuk menangkap nilai fluks magnet yang sampai

kesana. Karena model geometri yang digunakan 2D Assymetrik untuk model

21

Page 31: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

geometri awal maka nilai point dibuat pada circle yang didefenisikan sebagai koil

receiver. Yakni pada empat titik dimana jika disimulasikan pada ruang 3D maka nilai

tersebut akan berada sepanjang koil receiver yang berupa cincin yang diambil nilai

rata rata dari keempat point tersebut.

Gambar 4.7 Global Point Evaluation

22

Page 32: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

BAB V

Hasil dan Pembahasan

5.1 Results

Results merupakan pilihan untuk melihat hasil dari simulasi yang dilakukan

dimana pada simulasi ini bertujuan untuk melihat nilai dan garis gaya dari distribusi

medan magnet diantar dua koil, dimana selain dalam pelintang 2D juga dilihat dalam

penampang 3D.

Hasil dari simulasi untuk melihat distribusi medan magnet dibuat dengan

berbagai variasi nilai variabel dimana nilai output yang dipakai yakni pada distribusi

garis gaya serta besar nilai medan magnet yang didapatkan pada salah satu koil yang

dijadikan koil receiver

Untuk garis gaya pada penampang dua (2D) dimensi diperoleh garis gaya

dengan variasi nilai arus diperoleh nilai flux medan magnet dan garis gaya magnet

seperti pada gambar dibawah.

Gambar 5.1 garis gaya magnet pada penampang 2D

23

Page 33: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Sedangkan untuk hasil pada penampang 3D diperoleh hasil

Gambar 5.2 garis gaya magnet pada penampang 3D

Untuk nilai variasi nilai arus masukan pada simulasi diperoleh distribusi

medan magnet

24

Page 34: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

0.00E+00

2.00E-09

4.00E-09

6.00E-09

8.00E-09

1.00E-08

0 2 4 6 8 10 12

(T)

(mA)

Grafik Perubahan Arus (I)

terhadap Fluks Magnet (B)

Gambar 5.3 distribusi garis gaya medan magnet pada beberapa variasi arus (1-

10 Ampere)

Sedangkan untuk besar fluks magnet pada koil receiver pada setiap variasi

arus diperoleh nilai :

Arus (I) Fluks Magnet

(B)

1 9.37x10-10

2 1.87x10-09

3 2.81x10-09

4 3.75x10-09

5 4.68x10-09

6 5.62x10-09

7 6.56x10-09

8 7.50x10-09

9 8.43x10-09

10 9.37x10-09

25

Page 35: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Tabel dan grafik 5.1 perubahan nilai fluks magnet terhadap variasi arus

Sedangkan untuk variasi nilai tegangan (V) diperoleh nilai :

Tabel dan grafik 5.2 perubahan nilai fluks magnet terhadap variasi tegangan

Untuk variasi jumlah lilitan diperoleh nilai garis medan magnet :

Beda

Tegangan

(V)

Fluks Magnet

(B)

1 8.59x10-06

2 1.72x10-05

3 2.58x10-05

4 3.44x10-05

5 4.30x10-05

6 5.15x10-05

7 6.01x10-05

8 6.87x10-05

9 7.73x10-05

10 8.59x10-05

0.00E+00

2.00E-05

4.00E-05

6.00E-05

8.00E-05

1.00E-04

0 5 10 15

T

Volt

Pengaruh Perubahan Tegangan

(V) terhadap Fluks Magnet (B)

26

Page 36: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

0.00E+00

2.00E-10

4.00E-10

6.00E-10

8.00E-10

1.00E-09

1.20E-09

1.40E-09

0 5 10 15 20 25 30

Flu

ks

Ma

gn

etik

(B

)

Jumlah Lilitan (N)

Grafik Perubahan Jumlah Lilitan (N) terhadap Fluks Magnetik (B)

(T)

9.35E-10

9.40E-10

9.45E-10

9.50E-10

9.55E-10

9.60E-10

9.65E-10

9.70E-10

9.75E-10

0 20 40 60 80 100 120

T

Hz

Grafik Pengaruh Perubahan Frekuensi (f) terhadap Fluks

Magnetik (B)

Gambar 5.4 garis gaya magnet pada variasi jumlah lilitan koil

Tabel dan Grafik 5.3 Perubahan Fluks magnet terhadap variasi

perubahan jumlah lilitan

Untuk variasi frekuensi diperoleh nilai

Jumlah

Lilitan

Fluks

Magnetik

(B)

5 2.34x10-10

10 4.68x10-10

15 7.03x10-10

20 9.37x10-10

25 1.17x10-09

Frekuensi

(MHz)

Fluks magnet

(B)

10 9.37x10-10

15 9.38x10-10

20 9.38x10-10

25 9.39x10-10

30 9.40x10-10

35 9.41x10-10

40 9.43x10-10

45 9.44x10-10

50 9.46x10-10

55 9.48x10-10

60 9.50x10-10

65 9.52x10-10

70 9.54x10-10

75 9.57x10-10

27

Page 37: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Tabel dan Grafik 5.4 Perubahan Fluks magnet terhadap variasi

perubahan frekuensi

Untuk variasi nilai medium

Alumunium Tembaga Besi

Magnesium Silikon Air

Gambar 5.5 Perubahan Garis Gaya magnet pada beberapa medium

Untuk nilai Fluks Magnetik pada koil receiver

80 9.60x10-10

85 9.63x10-10

90 9.66x10-10

95 9.69x10-10

100 9.73x10-10

Medium Fluks

Magnetik (B)

28

Page 38: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Besi

Air Udara

Alumunium Tembaga

Magnesium

-1.00E-09

-5.00E-10

0.00E+00

5.00E-10

1.00E-09

1.50E-09

(T)

Medium

Besar Fluks Magnet (B) pada beberapa

medium

Tabel dan Grafik 5.5 Perubahan Fluks magnet pada beberap medium

5.2 Pembahasan

Pada Simulasi yang dilakukan menggunakan Program Comsol Multiphysics

4.3, bertujuan untuk melihat distribusi medan medan yang terjadi pada sensor dasar

Magnetic Indutance Tomoghraphy (MIT). Sistem dari sensor tersebut terdiri dari dua

koil dimana satu koil dialiri aliran arus yang akan mengalirkan medan magnet

dinamakan koil Transmitter dan koil lainnya yang nantinya akan menerima medan

magnet dari arus edi akibat medan magnet pertama yang dinamakan koil receiver.

Pada simulasi ini dilakukan variasi beberapa variabel yang bertujuan untuk melihat

perubahan dari arah medan magnet yang berupa garis gaya maupun besar dari fluks

magnet yang melewati koil receiver. Sistem perhitungannya merupakan nilai rata-rata

dari fluks magnet yang mengalir sepanjang koil receiver. Untuk variasi nilai Arus (I),

Tegangan (V) dan Jumlah lilitan (N) diperoleh nilai yang umum berlaku pada fluks

magnet pada selenoida dimana jika arus (I), beda tegangan (V) dan jumlah lilitan (N)

yang diperbesar maka nilai fluks magnet juga akan semakin besar sebagaimana hasil

simulasi pada tabel dan grafik (5.1),(5.2), dan (5.3). Sedangkan untuk jumlah garis

gaya juga akan semakin besar seperti pada perubahan gambar (5.3) dan (5.4) pada

variasi arus (I) beda tegangan (V) dan Jumlah lilitan koil (N) mengacu persamaan

medan magnet pada selonoida

Besi 3.15x10-10

Air 9.37x10-10

Udara 9.37x10-10

Almunium 6.66x10-12

Tembaga 5.71x10-12

Magnesium

(AZ31B)

1.21x10-11

29

Page 39: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

L = (N.ɸ) / i…………………….()

L = (µo.N2.A) / l……………….()

ɸ = (µo.N.i.A) / l………………()

B=(µo.N.i) / l…………………..()

L merupakan nilai induktansi dari koil (Henry), N jumlah lilitan dari koil, ɸ

Magnetik fluks (Weber), i arus (Ampere), B densitas magnetik fluks (Weber/meter2),

l panjang koil (meter). Dari persamaan diatas terlihat nilai medan magnet (B) akan

sebanding dengan nilai arus (I) dan nilai jumlah lilitan (N)

Kemudian jika mengacu pada persamaan Finite Element Methods (FEM)

seperti yang telah dibahas pada bab sebelumnya, dimana FEM merupakan metode

analisa dimana adanya batasan elemen yang dianalisa dimana dalam hal ini medan

magnet diantara dua koil sensor dasar MIT, batasan tersebut dibatasi oleh medium

diantara dua koil dan daerah luar yakni udara dengan batasan yang ditentukan pada

program Comsol Multiphysics

Pada variabel frekuensi perubahan nilai domain frekuensi yang diberikan pada

simulasi sistem tidak memperlihatkan perubahan signifikan pada medan magnet pada

rentang 1 KHz – 100 KHz, masukan nilai frekuensi akan mempengaruhi nilai fluks

magnet pada nilai rentang 100 KHz sampai dengan 100 MHz dan cukup

memperlihatkan perubahan pada nilai fluks. Pemakaian nilai frekuensi bergantung

dari objek yang akan dianalisa misal di bidang industri pada rentang 100 KHz – 10

MHz, dan medis pada rentang 10 MHz – 100 MHz, serta lainnya dimana penggunaan

nilai frekeuensi akan berbeda karena bergantung dari objek serta konstruksi citra yang

dihasilkan.

Sedangkan pada variasi medium, medium medium yang divariasikan diantara

dua koil merupakan beberapa medium dengan nilai konduktivitas (σ), permeabilitas

(µ), dan nilai permitivitas yang bervariasi. Dimana dari hasil simulasi yang didapatjan

diperoleh nilai fluks magnet yang bergantung pada nilai konduktivitas dan

30

Page 40: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

permeabilitas, dari literartur nilai attenuation (pengurangan) nilai fluks akibat

interaksi dengan objek, akan berbanding lurus dengan nilai konduktivitas (σ)

dari objek yang digunakan sebagai medium. Dari hasil simulasi juga terlihat

pengurangan garis gaya dari fluks magnet yang terdapat diantara dua koil

tersebut. sehingga pemanfaatan MIT untuk menganalisa terutama bahan bahan

yang memilki nilai konduktivitas tinggi akan sangat baik karena nilai

attenuation yang diakibatkan oleh benda tersebut.

31

Page 41: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

BAB VI

Kesimpulan dan Saran

6.1 Kesimpulan

Dari simulasi yang dilakukan untuk menganalisa distribusi medan magnet pada

sensor dasar Magnetic Induction Tomography (MIT) menggunakan metode Finite

Element Method (FEM) diperoleh beberapa kesimpulan

1. Distribusi medan magnet yang merupakan nilai fluks magnet akan bergantung

dari nilai input yakni Arus (I), Tegangan (V) Jumlah Lilitan (N) dan

Frekuensi (f) dimana nilai fluks magnet akan berbanding lurus dengan nilai

input yang diberikan

2. Nilai fluks magnet pada distribusi medan magnet juga akan bergantung pada

medium/objek yang terleak diantar dua koilnya dimana pelemahan

(Attenuation) yang terjadi akan semakin besar diakibatkan nilai konduktivitas,

permitivitas dan permeabilitas. Dimana nilainya akan berbanding lurus.

6.2 Saran

Saat ini MIT terus diteliti dan dikembangkan oleh ilmuwan-ilmuwan dari

berbagai dunia terutama negara-negara maju karena MIT mampu menghasilkan citra

yang cukup baik terutama pada objek objek yang memiliki nilai konduktivitas yang

tinggi seperti objek-objek logam sehingga sangat potensial untuk dimanfaatkan pada

dunia industri terutama industri manufacture. Selain itu MIT juga bisa diaplikasikan

didunia medis, serta sektor-sektor lainnya yang memanfaatakan teknologi tomografi.

Apalagi secara kuantitas riset dan pengembangan terhadap tomografi MIT ini masih

bisa dikatakan masih sedikit sehingga inovasi-inovasi pada riset ini masih sangat

terbuka luas.

Pada kerja praktek kali ini batasan kerja baru terbatas pada simulasi untuk

melihat nilai dan distribusi medan magnet pada sistem dua koil sebagai model sistem

kerja sistem sensor pada MIT. Untuk tahap selanjutnya ialah pembuatan model sistem

32

Page 42: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

sensor MIT dengan jumlah koil yang bervariasi misal 16 koil atau 32 koil. Kemudian

pengujian suatu objek serta rekonstruksi citra dari hasil analisa objek tersebut dengan

menggunakan algoritma dengan berbagai metode yang ada. Karena keterbatasn waktu

serta pemakaian Comsol Multiphysics versi 4.3 yang merupakan versi terbaru dari

versi pendahulunya 3.5 dimana tampilan serta penggunaan yang cukup berubah

signifikan sehingga cukup terkendala pada penggunaan program ini karena harus

dipelajari dari dasar.

33

Page 43: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

Daftar Pustaka

- Warsito, W. and L.S. Fan. 2001. Measurementsof Real Time Flow

Structure in Gas-Liquid and Gas-Liquid-Solid Flow Systems Using

Electrical Capacitance Tomography (ECT).

- Warsito. 2005. Review: Komputasi Tomografi dan Aplikasinya. Prosiding

Semiloka Teknologi dan Komputasi Serta Aplikasi.

- Yu, Z. Z., et al. 1995. A Review Of Electro-Magnetic Tomography At

UMIST. The Institution of Electrical Engineers. Printed and published by the

IEE, Savoy Place, London WCPR OBL, UK.

- Dekdouk, Bachir .2010.Image Reconstruction of Low Conductivity Material

Distribution using Magnetic Induction Tomography. School of Electrical and

Electronic Engineering, University of Manchester, UK

- Reinaldo, Rifki.2012. Pengembangan awal sistem Magnetic Induction

Tomography untuk pencitraan objek logam. Laporan kerja praktek lapangan.

Jurusan Fisika, UNJ – CTECH Laboratories, PT Edwar Teknologi.

- Syahrul Ullum, Dona. 2011. Aplikasi Magnetic Induction

Tomography.UNTIRTA-CTECH Labs. Edwar Technology

- Muchlisin. 2009. Pengembangan Multi-Modal Elecrtical Capacitance

Volume Tomography (ECVT) Sebagai Basis Untuk Pencitraan Tubuh

Manusia [skripsi]. Depok : Departemen Fisika Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia.

- Peyton, A.J, et al. 1995. Elecromagnetic Imaging Using Mutual

Inductance Tomography: Potential for Process Aplications. Part.

Syst.Charact, vol.12, no. 12, pp.66-74.

- Peyton, A.J, et al. 1999. Development of Electromagnetic Tomography (EMT)

for Industrial Applications. Part 1: Sensor Design and Instrumentation. 1st

World Congress on Industrial Process Tomography, Buxton, Greater

Manchester.

34

Page 44: Analisa Distribusi Medan Magnet pada Sensor Dasar Magnetic  Inductance Tomography (MIT) Menggunakan Simulasi Finite  Element Method (FEM)

- Saputra, Almushfi. 2009. Penghitungan Kapasitansi Pada Electrical

Capacitance Volume Tomography (ECVT) Dengan Menggunakan Metode

Artificial Neural Network [skripsi]. Depok: Departemen Fisika Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia.

- www. Wikipedia.com (2010)

35