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
Tidak ada komentar:
Posting Komentar