PENGUKURAN TEKNIK

Pengukuran dan Kesalahan Pengukuran merupakan suatu usaha untuk mendapatkan informasi deskriptif-kuantitatif darivariabel-variabel suatu zat atau benda yang diukur misalnya panjang 1 [m] atau massa 1 [kg], dsb

Pengukuran adalah suatu pembandingan antara suatu besaran dengan besaran lain yang sejenis secara eksperimen dengan salah satu besaran dianggap sebagai standar, pembanding digunakan suatu alat bantu (alat ukur)misal : mengukur panjang meja dengan sebatang pensil (panjang meja sebagai besaran, pensil sebagai alat ukur).

.

Besaran dan SatuanBesaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan nilai.Jika ditinjau dari arah dan nilainya Besaran dikelompokkan menjadi :Besaran skalar, yaitu besaran yang hanya memiliki nilai tanpa memiliki arah. Contoh: massa, panjang, waktu, energi, usaha, suhu, kelajuan dan jarak.Besaran vektor, yaitu besaran yang memiliki nilai dan arah. Contoh: gaya, berat, kuat arus, kecepatan, percepatan dan perpindahan.

Berdasarkan Satuan, besaran dikelompokkan menjadi dua, yaitu:

Besaran Pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan lebih dahulu dan tidak tersusun atas besaran lain. Besaran pokok terdiri dari : panjang, massa, waktu, suhu, kuat arus, kuat cahaya, dan jumlah zat Besaran Turunan merupakan kombinasi dari satuan-satuan besaran pokok. Contoh besaran turunan adalah luas suatu daerah persegi panjang. Luas sama dengan panjang dikali lebar, dimana panjang dan lebar keduanya merupakan satuan panjang, dsb.

Aplikasi Sistem Pengukuran Recording, digunakan untuk mengukur suatu besaran Monitoring, digunakan untuk memberi informasi yang dapat digunakan untuk melakukan tindakan selanjutnya Control System, digunakan untuk memberi informasi ke feedback system pada sistem close loop suatu control system

Simple Instrument Model

Instrument Models with Amplifier, ADC and Computer

Istilah dalam Pengukuran Instrumen (alat ukur) : sebuah alat untuk menentukan nilai suatu kuantitas atau variabel

Accuracy (ketelitian) : harga terdekat suatu pembacaan instrumen yang mendekati harga sebenarnya dari variabel yang diukur

Precision (ketepatan) : suatu ukuran kemampuan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang serupa, yang menunjukkan perbedaan hasil pada pengukuran2 secara berurutan

Sensitivity (sensitivitas) : perbandingan antara respons instrumen terhadap perubahan masukan atau variabel yang diukur

Resolution (resolusi) : perubahan terkecil dalam nilai yang diukur pada saat instrumen akan memberi respons

Error (kesalahan) : penyimpangan variabel yang diukur dari harga/nilai yang sebenarnya

Accuracy & Precision Accuracy menyatakan tingkat kesesuaian atau kedekatan hasil pengukuran terhadap harga sebenarnya sedang Precision menyatakan tingkat kesamaan di dalam sekelompok pengukuran atau dari sejumlah instrumen Angka SignifikanAngka angka penting yang diperlukan untuk menyatakan ketepatan/ presisi suatu pengukuran, semakin banyak angka angka penting maka ketepatan pengukuran semakin besar Contoh : dalam pembacaan resistansi didapatkan harga R = 68 [ohm] berbeda dengan pembacaan harga R = 68,0 [ohm] Berarti dalam pembacaan untuk R = 68 [ohm] mempunyai ketepatan yang lebih rendah dibandingkan dengan R = 68,0 [ohm]

Kesalahan dalam PengukuranTiga jenis kesalahan dalam pengukuran yaitu :

Gross errors ( kesalahan umum) hal ini disebabkan oleh kesalahan manusia misalnya kesalahan dalam membaca alat ukur, penyetelan yang tidak tepat, penggunaan instrumen yang tidak sesuai, dan penaksiran yang salah

Systematic errors (kesalahan sistematis) hal ini disebabkan oleh kekurangan instrumen itu sendiri, seperti adanya kerusakan atau pengaruh lingkungan terhadap peralatan atau pemakainya

Random errors (kesalahan yang tidak di sengaja) hal ini disebabkan oleh penyebab penyebab yang tidak dapat langsung diketahui dan terjadinya secara acak

Gross Errors Contoh : sebuah voltmeter dengan sensitivity 1000 [ohm/V] membaca 100 [V] pada skala 150 [V] bila dihubungkan diantara ujung ujung sebuah tahanan yang tidak diketahui, dalam hubungan seri dengan sebuah milli amperemeter. Bila milli amperemeter membaca 5 [mA], tentukan :Tahanan yang terbacaNilai tahanan aktual dari nilai tahanan yang diukurKesalahan akibat pembebanan voltmeter

Penyelesaian :

a) b) c)

Amati untuk penggunaan pengukuran pada pembacaan milli amperemeter 800 [mA] dan voltmeter menunjukkan 40 [V] pada skala 150 [V] Penyelesaian :a) b) c)

Systematic Errors Instrumental errors : jenis kesalahan ini tidak dapat dihindari karena terjadinya disebabkan kelemahan dari struktur mekanisnya , selain itu adalah sebab tidak terjaganya kalibrasi dengan benar

Environmental errors : : jenis kesalahan ini disebabkan karena faktor lingkungan seperti suhu, tekanan, kelembaban, medan magnetic maupun medan elektrostatic

Static errors : jenis kesalahan ini disebabkan oleh batasan hukum hukum fisika yang berlaku pada instrumen tersebut

Dinamic errors : jenis kesalahan ini disebabkan oleh ketidakmampuan instrumen untuk memberikan respon yang cukup jika terjadi perubahan perubahan variabel yang diukur

Random Errors Kesalahan yang terjadi diluar kesalahan umum maupun kesalahan sistematik. Cara membetulkan hasil pengukuran adalah dengan memperbanyak data pembacaan kemudian dianalisa secara statistik ( statiscal analysis)

selanjutnya pelajari dalam materi statistik, untuk :Probability of ErrorsDistribusi kesalahan normal : pengukuran yang dibaca mengandung kesalahan kesalahan acak yang bisa positif atau negatif dengan kemungkinan yang sama / simetris terhadap nilai nol

Kesalahan yang mungkin (Probable Error) r = 0,6745

Dengan deviasi standar :

Contoh : pengukuran sebuah tahanan sebanyak sepuluh kali memberikan 101,2 []; 101,7 []: 101,3 []: 101,0 []: 101,5 []: 101,2 []: 101,3 []: 101,4 []: 101,3 []: 101,1 [] dengan menganggap bahwa yang ada hanya kesalahan acak, tentukan :a) Nilai rata rata b) deviasi standar c) kesalahan yang mungkinPenyelesaian :

a) Nilai rata rata , b) Deviasi standar, c) Kesalahan yang mungkin, r = 0,6745 . 0,2 = 0,1349

Limiting/Guarantee ErrorsMerupakan batas batas penyimpangan dari nilai rencana yang ditetapkan pada sebuah instrumen

Misal : diketahui nilai sebuah tahanan adalah 500 [ohm] 10 % berarti pabrik menjamin bahwa nilai tahanan tersebut berada diantara nilai 450 [ohm] ~ 550 [ohm]Contoh : (untuk menghitung disipasi daya di dalam sebuah tahanan dengan menggunakan persamaan P = I R )Arus yang melalui sebuah tahanan 100 0,2 [ohm] adalah 2,00 0,01 [A] dengan menggunakan persamaan P = I R , tentukan kesalahan batas untuk disipasi dayanya !Penyelesaian :I = 2,00 0,01 [A] = 2,00 [A] 0,5 %R = 100 0,2 [ohm] = 100 [ohm] 0,2 %Kesalahan batas /limiting errors untuk disipasi daya dalam P = I R adalah (2 x 0,5 %) + 0,2% = 1,2 %Jadi P = I R = (2,00) x 100 = 400 [watt] 1,2 % = 400 4,8 [watt]