Apa dan kenapa trunduser harus di kalibrasi

Apa dan kenapa trunduser harus di kalibrasi

KALIBRASI

Kalibrasi adalah proses membandingkan antara output dari sebuah sistem pengukuran (sensor) dengan nilai standar yang sudah diketahui, untuk kemudian kita mengurangi kesalahan atau memperbaiki ketelitiannya.
Dalam sistem kalibrasi standar yang digunakan ada 2 tingkatan yaitu :

1.           standar primer (kelas A), biasanya dimiliki oleh lembaga kalibrasi tingkat nasional suatu negara dan memang mendapat akreditasi untuk melakukan kalibrasi.
2.           standar sekunder (kelas B), alat ini ketelitiannya lebih tinggi dari alat yang akan dikalibrasi, standar sekunder sendidri dikalibrasi dengan bantuan standar primer.

Misalnya kalibrasi pressure gage dilakukan dengan alat disebut “ Dead weaght tester”, alat ini intinya mampumemberikan tekanan yang besarnya dapat diketahui dengan pasti, berapa nilai tekanan yang diberikan kepada pressure gage  dan outputnya kemudian dibaca.
Jenis sinyal yang digunakan untuk melakukan kalibrasi tipenya harus sama dengan sinyal yang biasa diukur. Sistem pengukuran yang biasa digunakan untuk sinyal dinamis harus dikalibrasi juga dengan sinyal dinamis, walaupun kebanyakan proses kalibrasi dilakukan dengan menggunakan sinyal statis karena mudah dihasilkan dan cukup akuran.

Kalibrasi juga harus dilakukan dengan memberikan nilai naik (berurutan dari yang rendah ke yang tinggi) kemudian turun lagi, misalnya 1 , 2 , 3 …., 9 , 10 , untuk kemudian turun lagi 10,9,…, 3, 2, 1. Hal ini dilakukan untuk mengecek keberadaan hysteresis. Dan kadang kala diulang dengan sinyal yang sama. Dalam rangka mengetes repeatibility dari sensor itu / sistim pengukuran.            Grafik yang dihasilkan dari data kalibrasi boleh jadi  tidak linear , tidak semudah seperti yang terlihat dalam contoh diatas, dan bisa jadi mengharuskan kita menentukan bentuk persamaan metematika yang cocok untuk diterapkan pada data hasil kalibrasi, persamaan matematika ini bisa berupa tipe polynominal standar seperti yang digambarkan pada persamaan dibawah ini :

Y = a + bX + cX + …. + mX

Metoda untuk menentukan persamaan yang cocok dikenal metode “least squares”, prinsip metoda adalah dengan meminimalkan jumlah quadrat dari besarnya penyimpangan data kalibrasi dari grafik yang diasumsikan. Jika misalnya kita punya data kalibrasi yang diwakili oleh (Xi,Yi).

Maka metoda ini dapat diwakili dengan persamaan berikut :

                        Σ ( y  - y )  = R
       
            Dengan metode ini kita mencari bentuk persamaan y sedemikian rupa sehingga diperoleh R yang paling kecil, metode ini sering disebut juga dengan “ linear regression “ atau regresi linier. Untuk mencari persamaan ini dibantu dengan program komputer.


Transduser adalah alat yang bisa memberikan sinyal listrik sebagai reaksi terhadap perubahan besaran fisik dari obyek yang diukur. Jadi transduser adalah alat yang mampu melakukan konversi energi. Sebagai contoh adalah transduser tempertur , transduser merubah energi panas menjadi sinyal listrik. Sering juga digunakan istilah sensor, orang sering mengatakan sensor tekanan, sensor suhu dan sensor   kecepatan , kedua istilah ini tidak ada perbedaan.

Karakteristik transduserdapat dibagi 2 bagian :

1.      Karakteristik statis
2.      Karakteristik dinamis

Karakteristik statis adalah karakteristik transduser pada kondisi steady-state (kondisi stabil pada level/nilai tertentu setelah mengalami perubahan) ataupun kalau ada perubahan adalah perubahan yang sangat lambat lihat gb. 2. Transduser/sensor yang digunakan untuk mengukur laju aliran yang mengalir dalam keadaan “stedy” bukan aliran yang setiap saat berubah atau turbulensi.

-          Akurasi / ketelitian didefinisikan sebagai perbandingan antara kesalahan (error) dengan maximum output (full scale output / FSO) dalam %. Contoh 0,1 % FSO dan mampu mengukur 1000 0C. Berarti kesalahan 1 0C.

-          Linearity, didefinisikan sebagai penyimpangan maximum output terhadap garis lurus tertentu

-          Resolution (Resolusi) didefinisikan perubahan terkecil dari sinyal input yang masih dapat terbaca perubahannya pada sinyal output, dinyatakan dalam %

-          Hysteresis error adalah kondisi dimana output memberikan hasil yang berbeda untuk input yang sama. Misal dari 0,1,2,…….9,10 kemudian diturunkan menjadi 10,9,…….2,1,0.

-          Sensitivity didefinisikan sebagai perbandingan antara perubahan output dengan perubahan input dengan kata lain perubahan input dibagi perubahan output.

-          Threshold adalah nilai minimum dari input yang masih memberikan output, dibawah nilai threshold instrument akan menunjukan nilai nol.

-          Repeatability adalah kesanggupan tranduser untuk memberikan output yang sama ketika input yang sama juga diberikan.

Karakteristik dinamis

Karakteristik dinamis menggambarkan respon transduser terhadap input pada saat input berubah sampai saat dimana input stabil lagi.

-          Response time, adalah waktu yang dibutuhkan oleh transduser agar outputnya mencapai keadaan 95 % dari input yang diberikan. Misal thermometer air raksa digunakan untuk mengukur cairan panas 100 0C, dalam waktu sekitar 100 detik baru mencapai menunjukan 950C, berarti respon time 100 detik.

-          Time constant didefinisikan hampir sama dengan response time bedanya adalah 63,2% dari besar input, contoh mencapai input 63,2% 63 detik berarti time constant 63 detik.

-          Rise time adalah waktu yang dibutuhkan oleh output untuk naik dari 10% s.d. 90% atau 95% dari nilai steady statenya.

-          Setting time adalah waktu yang dibutuhkan oleh output untuk mencapai nilai 2% sebelum output sampai pada steady state-nya.

Untuk hal ini lebih jelas lagi bila diberikan contoh berikut ini, misalkan kita punya data hasil pengukuran dari sensor temperatur yang digunakan untuk mengukur suhu dari suatu cairan sebagai berikut :

Waktu       0   10   20  30  40  50  60  70  80  90  100      110      120
(detik)
temp.         0   28   34  39  43  46  49  51  53  54  55       55       55
(0C)
Dari data itu nilai “Steady state” adalah 55 0C, “response time” adalah sekitar 65 detik,” time constant” 56 detik, “rais time” sekitar 62 detik dan “setting time” sekitar 90 detik.


STATISTIK DALAM SISTIM PENGUKURAN.

Ketika kita melakukan pengukuran, kadang kala kita  tidak mungkin terbebas sama sekali dari faktor  kesalahan. Dalam pengukuran sering diperoleh kimpulan data yang kadang tidak diharapkan, data-data sepertinya tidak benar, dalam hal ini telah terjadi “ ketidak pastian “ yang penyebabnya bisa juga bermacam – macam. Secara global ada 3 jenis kesalahan yang mungkin terjadi dalam sistim pengukuran yaitu :
  bkesalahan akibat salah memasang Instrumen, sehingga merusak ketelitian hasil pengukuran. Ini bisa diatasi dengan kehati – hatian dalam pemasangan alat dan dibuatkan procedur kerja untuk melakukannya.
  Kesalahan sistematik atau sistematic error, sifatnya konsisten dan dapat berasal dari kondisi instrument. Kesalahanya mudah diketahui karena jika pengukuran diulang besar kesalahan hampir sama, untuk mengatasi kesalahan ini bisa dilakukan dengan mengkalibrasi instrumennya.
  Kesalahan random (acak), kesalahan ini dapat disebabkan oleh inkonsistensi alami dari alatnya, pengaruh dari power listrik atau berbagai pengaruh gesekan dan lain-lain, yang penyebab pastinya sulit untuk diketahui. Untuk menebak/menghitung error ini digunakan alat bantu dari Analisa Statistik.

Untuk jenis kesalahan yang ketiga itulah kita perlu ilmu statistik sebetulnya ilmu statistik yang bisa digunakan sangatbanyak dan cukup rumit, didalam modul ini statistik tidak dibahas, dia akan dibahas dimodul lain. Rumus statistik yang biasanya dipakai salah satunya adalah rata-rata, nilai rata-rata digunakan dalam pengukuran untuk mereduksi error dari Noise yaitu dengan metode ‘Moving Average’ dalam metode ini nilai yang ditampilkan dalam hasil  pengukuran merupakan rata-rata dari (n-1) data sebelumnya. Contoh : nilai pengukuran yang akan ditampilkan merupakan rata-rata 10 data sebelimnya, itu berarti data ke 11 adalah rata-rata data 1-10, data ke 12 adalah rata-rata dari data ke 2-11, data ke 13 adalah rata-rata dari data 3-12 dan seterusnya.

KESESUAIAN IMPEDANSI

Dalam berbagai peralatan pengukuran sering kita harus menghubungkan beberapa peralatan elektronik untuk melakukan pengukuran. Dalam menghubungkan satu peralatan dengan peralatan harus diperhatikan masalah kesesuaian impedansinya (nilai total tahanan). Perngaruhnya masalah ini dapat menyebabkan ketidak akurasian bila tidak berhati-hati, seperti tampak dalam gambar . Ada peralatan mempunyai tegangan dalam Ri yangdihubungkan seri dengan voltase E. jika alat ini dihubungkan dengan beban R maka tegangan pada titik A & B akan turun.
Jika sebuah peralatan akan digunakan sebagai sumbertegangan maka bebannya harus besar supaya tidak terjadi drop tengangan pada 2 terminalnya.
Dalam pengukuran masalah ketidak sesuaian impedansi dapat terjadi, contohnya untuk sensor-sensor jenis pasif(sebuah sensor yang tidak memerlukan suplai energi dari luar untuk berfungsinya) ketika disambungkan kealat elektronika maka sensor itu akan membebani tegangan dari alat elektronikanya, penggunaan power tambahan dapat menyebabkan variable yang diukur mengalami perubahan, akhirnya pengukuran menjadi tidak akurat

Sejarah Akustik Kelautan

Sejarah akustik
Akustik merupakan teori yang membahas tentang gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium. Sedangkann akustik kelautan adalah teori yang membahas tentang gelombang suara dan perambantannya dalam suatu medium air laut. Akustik kelautan merupakan satu bidang kelautan yang umendeteksi  target di kolom perairan dan dasar perairan dengan menggunakan suara sebagai mediannya. Studi kelautan dengan menggunakan akustik sangat m embantu peneliti untuk mengetahui objek yang berada di kolom dan dasar perairan. Objek ini dapat berupa plankton, ikan, jenis subtrat maupun kandungan minyak yang berada di bawah dasar perairan.
Sejarah perkembangan akustik kelautan dimulai sekitar tahun 1490 berasal dari catatan  harian Leonardo da vinci yang menuliskan : “Dengan menempatkan ujung pipa yang panjang didalam laut dan ujung lainnya di telinga anda, dapat mendengarkan kapal-kapal laut dari kejauhan”. Ini mengindikasikan bahwa suara dapat berpropagasi di dalam air. Ini yang disebutkan dengan Sonar pasif ( passive Sonar) karena kita hanya mendengar suara yang ada. Pada abad ke 19, Jacques and Pierre Currie menemukan piezoelectricity, sejenis kristal yang dapat membangkitkan arus listrik jika kristal tersebut ditekan, atau jika sebaliknya jika kristal tersebut dialiri arus listrik mak kristal akan mengalami tekanan yang akan menimbulkan perubahan  tekanan di permukaan kristal yang bersentuhan dengan air. Selanjutnya signal suara akan berpropagansi didalam air. Ini yang selanjutnya  disebut dengan Sonar Aktif( Active Sonar).
Perkembangan akustik yang sangat pesat pada saat Perang Dunia pertama terutama digunakan untuk pendeteksian kapal-kapal selam yang ada dibawah laut. Pendeteksian ini menggunakan  12 hydrophone (yang setara dengan microphone untuk penggunaan didarat) yang diletakan memanjang di bawah kapal laut untuk mendengarkan sinyal suara yang berasal dari kapal selam. Setelah Perang Dunia I, perkembangan akustik kelautan cenderung stgnan ini dikarenakan pada saat itu belum adanya perkembangan lebih lanjut dan penggunakan akustik kelautan lebih difokuskan untuk keperluan militer. Pada saat Perang Dunia di mulai penggunakaan akustik kembali berkembang dengan pesat. Penggunaan torpedo yang menggunakan sinyal akustik untuk mencari kapal musuh adalah penemuan yang hebat pada jaman itu.
Setelah selesainya Perang Dunia II, akustik tidak hanya digunakan untuk keperluan militer saja, tetapi akustik banyak digunakan untuk keperluan non-militer diantaranya mempelajari  proses perambatan suara didalam medium air; penelitian sifat-sifat akustik dari air dan benda-benda bawah air; pengamatan benda-benda dari echo yang mereka hasilkan; pendeteksian sumber-sumber suara bawah air; komunikasi dan penetapan posisi dengan alat akustik bawah air.
Pada dekade tahun tujuh puluhan barulah secara intensif diterapkan dalam pendeteksian dan pendugaan stok ikan, yakni dengan dikembangkannya analog echo-integrator dan echo counter. Perkembangan yang menyolok ini tidak hanya di Inggris tetapi juga di Norwegia, Amerika, Jepang, Jerman dan sebagainya.
Kemudian setelah diketemukan digital echo integrator dual beam acoustic system, split beam acoustic system, quasy ideal beam system dan aneka echo processor canggih lainnya, barulah ketelitian dan ketepatan pendugaan stock ikan dapat ditingkatkan sehingga akhir-akhir ini peralatan akustik menjadi peralatan standar dalam pendugaan stock ikan dan manajemen sumberdaya perikanan.

Ruang Lingkup  Akustik Kelautan
a.       Militer
Alat akustik digunakan untuk kegiatan militer dan sangat canggih untuk saat ini. Negara Amerika telah mengembangkan akustik dan menghasilkan suatu Akustik Perangkat Long Range (LRAD), perangkat jarak jauh yang berasal dan peringatan beam yang diarahkan akustik. LRAD dikembangkan untuk berkomunikasi pada rentang operasional dengan kewenangan dan unggul dalam tinggi kebisingan pada lingkungan ambient. LRAD dirancang untuk  komunikasi di 300 meter  diatas tanah dan 500 + meter di atas air, LRAD juga dapat mengeluarkan nada peringatan
b.      Biologi Kelautan
Suatu kajian Pengetahuan dalam menentukan jenis spesies, tingkah laku ikan serta lainnya.
c.       Perkapalan
Perancangan alat tangkap berbasis akustik agar hasil tangkapan maksimal dan tidak tepat sasaran, karena dengan akustik dapat dideteksi kumpulan suatu ikan.
d.      Pemetaan
Data dari pengukuran kedalaman dengan alat akustik nantinya dapat dijadikan suatu peta dasar laut.
e.       Oseanografi kelautan
Suatu kajian Pengetahuan  yang mempelajari tentang sifat-sifat laut, baik dalam kimia, fisik, maupun bio-geo dan hal – hal yang bersifat kelautan lainnya menggunakan suatu alat akustik.
f.        Industri
Penentuan lokasi yang sesuai dengan metode pendeteksian dasar laut dan menganalisis dampak yang akan terjadi jika industri tersebut dibangun didaerah tersebut.

Manfaat Akustik kelautan
Manfaat akustik meliputi aplikasi dalam survei kelautan, budidaya perairan, penelitian tingkah laku ikan, aplikasi dalam studi penampilan dan selektivitas alat  tangkap,  bioakustik. Aplikasi dalam survei kelautan untuk menduga spesies ikan, dengan akustik kita dapat menduga spesies ikan yang ada di daerah tertentu dengan menggunakan pantulan dari suara, semua spesies mempunyi target strengh yang berbeda-beda. Aplikasi dalam dunia budidaya untuk pendugaan jumlah ekor, biomass dari ikan dalam jaring/kurungan pembesaran untuk menduga ukuran dari individu ikan dalam jaring kurungan,memantau tingkah laku ikan dengan acoustic tagging.
Aplikasi akustik dalam tingkah laku ikan meliputi pergerakkan migrasi ikan dengan acoustic tagging, orientasi target (tilt angle), reaksi menghindar terhadap gerak kapal survei dan alat tangkap, respon terhadap rangsangan/stimuli cahaya, suara, listrik, hidrodinamika, komia, mekanik dan sebagainya. Aplikasi dalam studi penampilan dan selektivitas alat tangkap ikan meliputi pembukaan mulut trawl dan kedalaman, selektivitas penagkapan dengan melihat ukuran ikan target.

Diposkan oleh Muhammad Johari Al Mughni di 19.49
http://theoceanandmariner.blogspot.com/2012/04/sejarah-akustik_09.html


Pada saat sekarang ilmu akustik di manfaatkan untuk aplikasi dalam survei kelautan, budidaya perairan, penelitian tingkah laku ikan, aplikasi dalam studi penampilan dan selektivitas alat  tangkap,  bioakustik. Aplikasi dalam survei kelautan, dengan akustik kita dapat menduga spesies ikan yang ada di daerah tertentu dengan menggunakan pantulan dari suara, semua spesies mempunyi target strengh yang berbeda-beda. Aplikasi dalam dunia budidaya untuk pendugaan jumlah ekor, biomass dari ikan dalam jaring/kurungan pembesaran untuk menduga ukuran dari individu ikan dalam jaring kurungan, memantau tingkah laku ikan dengan acoustic tagging.

Aplikasi akustik dalam tingkah laku ikan meliputi pergerakkan migrasi ikan dengan acoustic tagging, orientasi target (tilt angle), reaksi menghindar terhadap gerak kapal survei dan alat tangkap, respon terhadap rangsangan/stimuli cahaya, suara, listrik, hidrodinamika, komia, mekanik dan sebagainya. Aplikasi dalam studi penampilan dan selektivitas alat tangkap ikan meliputi pembukaan mulut trawl dan kedalaman,selektivitas penagkapan dengan melihat ukuran ikan target.

Diposkan oleh Muhammad Johari Al Mughni di 10:56 PM
http://nikonflickr.blogspot.com/2012/10/sejarah-akustik-kelautan.html

AKUSTIK KELAUTAN

KONSEP DASAR AKUSTIK

Akustik merupakan ilmu yang membahas tentang gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium. Jadi, akustik kelautan adalah ilmu yang mempelajari tentang gelombang suara dan penjalarannya (perambatannya) dalam medium air laut (terjadi di kolom air). Akustik kelautan merupakan suatu bidang kelautan untuk mendeteksi target di kolom perairan dan dasar peairan menggunakan gelombang suara. Dengan pengaplikasian akustik kelautan akan mempermudah peneliti untuk mengetahui objek yang ada di kolom perairan dan dasar perairan baik berupa plankton, ikan, kandungan substrat dan adanya kapal kandas.
Oleh karena itu, pemahaman konsep dasar mengenai akustik kelautan ini sangat penting agar aplikasinya dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang secara optimal. Beberapa konsep dasar tersebut adalah sebagai berikut:
1.      Laut begitu luas dan dalam à bersifat dinamis
2.      Manusia sudah pernah mencapai planet terjauh, namun belum pernah mencapai laut terdalam à sehingga dibutuhkan alat dan metode untuk melakukan pendeskripsian kolom dan dasar laut yang sesuai dengan filosofi ilmu kelautan
3.      Saat ini, metode yang paling baik adalah dengan menggunakan akustik

Akustik dapat diklasifikasikan menjadi 2, yaitu: akustik pasif dan akustik aktif. Akustik pasif merupakan suatu aksi mendengarkan gelombang suara yang datang dari berbagai objek pada kolom perairan, biasanya suara yang diterima pada frekuensi tertentu ataupun frekuensi yang spesifik untuk berbagai analisis.  Pasif akustik dapat digunakan untuk mendengarkan ledakan bawah air (seismic), gempa bumi, letusan gunung berapi, suara yang dihasilkan oleh ikan dan hewan lainnya, aktivitas kapal-kapal ataupun sebagai peralatan untuk mendeteksi kondisi di bawah air (hidroakustik untuk mendeteksi ikan).
Akustik aktif memiliki arti yaitu dapat mengukur jarak dari objek yang dideteksi dan ukuran relatifnya dengan menghasilkan pulsa suara dan mengukur waktu tempuh dari pulsa tersebut sejak dipancarkan sampai diterima kembali oleh alat serta dihitung berapa amplitudo yang kembali.  Akustik aktif memakai prinsip dasar SONAR untuk pengukuran bawah air.
Metode akustik merupakan proses-proses pendeteksian target di laut dengan mempertimbangkan proses-proses perambatan suara, karakter suara (frekuensi, intensitas, pulsa), faktor lingkungan atau medium, kondisi target, dan lain-lain.
 Dengan mempertimbangkan faktor-faktor di atas, maka hidroakustik didasarkan pada prinsip yang sederhana, dimana transmitter yang menghasilkan listrik dengan frekuensi tertentu disalurkan ke transducer yang akan mengubah energi listrik à energi suara (gelombang suara) dan kemudian akan dipancarkan ke kolom perairan. Gelombang suara yang dipancarkan ke kolom perairan akan mengenai objek target, kemudian gelombang suara akan dipantulkan kembali oleh objek dalam bentuk echo, echo akan diterima oleh transducer. Echo tersebut akan diubah menjadi energi listrik lalu diteruskan ke receiver.
Lalu pertanyaan yang timbul adalah bagaimanakah jarak suatu objek dapat diketahui? Hal ini mudah saja, yaitu dengan menentukan selang waktu antara gelombang suara yang dipancarkan dengan gelombang suara yang diterima, sehingga transducer dapat memperkirakan jarak dan orientasi dari suatu objek yang dideteksi dengan rumus berikut:

Jarak = (Kecepatan suara x waktu)
       2

Instrument yang biasa digunakan dalam akustik antara lain ADCP (Acoustic Doppler Currents Profiler) yang berfungsi untuk mengukur arus dengan prinsip Doppler dan CTD (Conductivity, Depth, Temperature) yang berfungsi untuk mengukur konduktivitas, kedalaman dan suhu perairan.
Kelebihan dari metode akustik adalah berkecepatan tinggi, estimasi stok ikan secara langsung (direct estimation), memproses data secara real time, tepat dan akurat. Namun ada beberapa hambatan dalam aplikasinya, seperti adanya gangguan dari kolom air (absorbsi, pantulan, dan lain-lain), human error, kondisi alat, dan minimnya sumber daya manusia.


AFTERNOON EFFECT

Gangguan dari kolom air pernah terjadi pada suatu penelitian yang dilakukan tahun 1930-1960 oleh Letnan Pryor di Guantanamo Bay, kasus ini lebih dikenal sebagai afternoon effect. Letnan Pryor melakukan pengukuran menggunakan echo ranging system (sekarang dikenal sebagai SONAR). Ketika dilakukan pengukuran pada pagi hari, pengukurannya berhasil dan memperoleh data, tetapi ketika dilakukan pada siang hari terutama ketika cuaca panas/terik data yang diperoleh berubah. Hal ini disebabkan karena pada siang hari, fitoplankton sedang berkembang, berfotosintesis dan menghasilkan gelembung-gelembung udara yang dapat menghambat perambatan suara. Sedangkan pada pagi hari, perairan bersifat homogenous karena matahari belum memanasi perairan secara optimal seperti yang terjadi pada siang hari. Dan beberapa tahun kemudian diketahui bahwa penyebab terjadinya missing sounds adalah pengaruh dari suhu, salinitas, dan faktor lainnya.
Diposkan oleh Muhammad Johari Al Mughni
http://sriisetyawatii.blogspot.com/2012/10/akustik-kelautan_29.html