Petunjuk Teknis Kalibrasi MikrometerA. Praba Drijarkaraver. 0.6 15/01/2013

1 Pendahuluan 1.1 Tujuan dibuatnya Petunjuk Teknis Kalibrasi ini adalah untuk mengharmo niskan

pelaksanaan kalibrasi alat ukur jenis mikrometer luar, mikrometer dalam dan kepala mikrometer yang dilakukan oleh laboratorium yang menerapkan sistem manajemen mutu laboratorium kalibrasi.

1.2 Metode kalibrasi yang diuraikan dalam Petunjuk ini didasarkan pada standar JIS B 7502 khususnya Klausul 10.1, 10.2 dan 10.3. Evaluasi ketidakpastian pengukuran mengacu kepada Metode ISO GUM yang diuraikan dalam dokumen EA-4/02.

2 Lingkup 2.1 Petunjuk ini menguraikan prosedur kalibrasi mikrometer luar ( outside micrometer),

mikrometer dalam (inside micrometer) dan kepala mikrometer (micrometer head), meliputi:

2.1.1 pengukuran kerataan muka ukur (mikrometer luar dan kepala mikrometer), 2.1.2 pengukuran kesejajaran muka ukur (mikrometer luar), 2.1.3 pemeriksaan kesalahan penunjukan mikrometer (mikrometer luar, mikrometer dalam dan

kepala mikrometer). 2.2 Petunjuk ini juga menguraikan prosedur evaluasi ketidakpastian pengukuran yang terkait

dengan kalibrasi mikrometer.

3 Definisi 3.1 Mikrometer luar Alat ukur yang dapat mengukur dimensi luar dengan cara membaca jarak

antara dua muka ukur sejajar yang berhadapan, yaitu sebuah muka ukur tetap yang terpasang pada satu sisi rangka berbentuk U, dan sebuah muka ukur lainnya yang terletak pada ujung spindle yang dapat bergerak tegak lurus terhadap muka ukur, dan dilengkapi dengan sleeve dan thimble yang mempunyai graduasi yang sesuai dengan pergerakan spindle.

3.2 Mikrometer dalam jenis tubular (mikrometer dalam dua-titik) Alat ukur yang dapat mengukur dimensi dalam dengan cara membaca jarak antara dua muka ukur sferis yang saling membelakangi, yaitu sebuah muka ukur tetap yang terpasang pada batang utama dan sebuah muka ukur lainnya yang terletak pada ujung spindle yang dapat bergerak searah dengan sumbunya, dan dilengkapi dengan sleeve dan thimble yang mempunyai graduasi yang sesuai dengan pergerakan spindle.

3.3 Kepala mikrometer Alat ukur yang dapat mengukur pergerakan spindle-nya yang bergerak searah dengan sumbunya, dan dilengkapi dengan sleeve dan thimble yang mempunyai graduasi yang sesuai dengan pergerakan spindle serta dilengkapi bagian dudukan.

3.4 Kesalahan penunjukan Nilai penunjukan mikrometer dikurangi nilai sesungguhnya. 3.5 Setting bar Batang logam dengan dua permukaan rata sejajar, atau dua permukaan sferis,

dengan panjang tertentu di antara kedua permukaannya, yang digunakan untuk mengatur posisi pengukuran minimum sebuah mikrometer luar yang nilai pengukuran minimumnya lebih besar dari 0 mm.

4 Komponen 4.1 Nama bagian-bagian utama mikrometer diterangkan dalam Gambar 1, 2, dan 3.

Halaman 1 dari 7 Petunjuk Teknis Kalibrasi Mikrometer v0.6 15-01-2013

Gambar 1. Mikrometer Luar

Gambar 2. Mikrometer Dalam

Gambar 3. Kepala Mikrometer

5 Prinsip Kalibrasi 5.1 Pengukuran kerataan muka ukur dilakukan dengan perbandingan terhadap sebuah standar

kerataan optis (optical flat) dengan menggunakan prinsip interferensi cahaya. 5.2 Pengukuran kesejajaran muka ukur dapat dilakukan dengan dua cara: dengan perbandingan

terhadap standar kesejajaran (optical parallel), atau dengan sebuah balok ukur yang dipindah-pindah posisinya.

5.3 Pengukuran kesalahan penunjukan mikrometer dilakukan dengan perbandingan terhadap seperangkat balok ukur (gauge block).

Halaman 2 dari 7 Petunjuk Teknis Kalibrasi Mikrometer v0.6 15-01-2013

0 505

45

10

40

Ratchet

Thimble

Rangka

Garis fidusial

SleevePenjepit

Muka-muka ukur

LandasanSpindle

Pelat isolator

0 505

45

10

40

Ratchet

Thimble

Garis fidusial

SleeveBagian dudukan

Muka-muka ukur

Spindle

0 505

45

10

40

Thimble

Garis fidusial

Sleeve

Muka ukur

BatangLandasan bergerak

Muka ukur

Landasan

6 Persyaratan Kalibrasi 6.1 Kalibrasi dilakukan dalam suhu 20 C 1 C dan kelembaban relatif 55 % 10 %. Jika

suhu ruang pengukuran di luar rentang tersebut, kalibrasi dapat dilakukan asalkan pengaruh suhu terhadap ketidakpastian pengukuran diperhitungkan dan dipastikan masih di bawah batas toleransi.

6.2 Untuk pemeriksaan digunakan optical flat atau optical parallel dengan kerataan kurang dari 0,1 m.

6.3 Untuk pemeriksaan kesejajaran digunakan optical parallel dengan kerataan kurang dari 0,1 m dan kesejajaran kurang dari 0,2 m, dan/atau gauge block Kelas 0 atau Kelas 1 (ISO3650) atau yang setara.

6.4 Untuk pengukuran kesalahan penunjukan digunakan balok ukur Kelas 0 atau Kelasi 1 (ISO 3650) atau yang setara.

7 Prosedur Kalibrasi

7.1 Pengukuran kerataan muka ukur mikrometer luar dan kepala mikrometer 7.1.1 Letakkan sebuah optical flat atau optical parallel pada permukaan ukur hingga berhimpit.

Atur posisi kontak pelat optis terhadap permukaan ukur mikrometer, sedemikian sehingga tampak lingkaran-lingkaran interferensi yang konsentrik. Hitung banyaknya garis interferensi merah yang timbul dari cahaya putih pada permukaan kontak muka ukur. Satu garis merah dapat diasumsikan setara dengan ketidakrataan sebesar 0,3 m.Jika sulit mengatur posisi pelat optis untuk mendapatkan garis-garis interferensi yang konsentrik, atur sedemikian agar muncul garis-garis interferensi yang sejajar dengan jarak yang cukup (Gambar 4). Perhatikan kelengkungan garis relatif terhadap jarak antargaris. Hitung kerataan dari rasio kelengkungan terhadap jarak antargaris dikalikan 0,3 m.

7.1.2 Lakukan pemeriksaan kerataan pada kedua muka ukur (untuk mikrometer luar).

Kerataan=ba2

Gambar 4. Cara menentukan nilai kerataan kerataan muka ukur mikrometer menggunakan pelat optis berdasarkan pola frinji.

7.2 Pengukuran kesejajaran muka ukur mikrometer luar

7.2.1 Menggunakan Optical Parallel 7.2.1.1 Letakkan sebuah optical parallel, atau gabungan sebuah balok ukur yang diapit dua optical

parallel, pada muka ukur tetap sedemikian sehingga pola interferensi menjadi satu warna saja atau timbul pola kurva tertutup. Kemudian putar ratchet hingga muka ukur spindle merapat pada permukaan optical flat. Hitung banyaknya garis interferensi merah yang timbul dari cahaya putih pada permukaan kontak muka ukur spindle.

7.2.1.2 Lakukan pemeriksaan di atas sedikitnya pada empat nilai ukur, masing-masing terpaut putaran spindle.

Halaman 3 dari 7 Petunjuk Teknis Kalibrasi Mikrometer v0.6 15-01-2013

a

b

Garis frinji

7.2.2 Menggunakan Balok Ukur 7.2.2.1 Letakkan sebuah balok ukur di tengah kedua muka ukur dan putar ratchet, lakukan

pembacaan. Berikutnya lakukan hal yang sama, dengan posisi balok ukur di empat tepi muka ukur. Hitung selisih pembacaan yang terbesar.

7.3 Pengaturan penunjukan nilai terkecil 7.3.1 Untuk mikrometer luar dengan nilai ukur terkecil 0 mm: putar ratchet hingga kedua muka

ukur berhimpit. Atur posisi sleeve agar penunjukannya menjadi 0 mm tepat. 7.3.2 Untuk mikrometer luar dengan nilai ukur terkecil lebih besar dari 0 mm: letakkan setting

bar yang merupakan kelengkapan mikrometer tersebut atau balok ukur dengan nilai nominal sama dengan nilai ukur terkecil mikrometer. Atur posisi sleeve agar penunjukannya menjadi sama dengan nilai nominal setting bar ataupun balok ukur tersebut. Jika menggunakan balok ukur, maka nilai koreksi balok ukur harus diperhitungkan.

7.4 Pengukuran kesalahan penunjukan mikrometer luar 7.4.1 Putar ratchet hingga spindle berada pada posisi ukur terkecil1. Atur posisi sleeve agar

penunjukannya sesuai dengan nilai ukur tersebut. Letakkan balok ukur atau gabungan balok ukur di antara kedua muka ukur, lalu putar ratchet hingga muka ukur berhimpit dengan balok ukur2. Hitung selisih antara penunjukan mikrometer dengan panjang balok ukur.

7.4.2 Lakukan pengukuran pada Klausul 7.4.1 dengan beberapa ukuran balok ukur atau gabungan balok ukur. Ukuran balok ukur atau gabungan balok ukur yang digunakan harus dipilih agar dapat mengukur kesalahan yang terjadi bukan hanya pada posisi ukur yang merupakan kelipatan bilangan bulat dari putaran spindle, melainkan juga posisi-posisi di antaranya. Sebagai contoh, balok ukur atau gabungan balok ukur dengan nilai nominal 2,5 mm, 5,1 mm, 7,7 mm, 10,3 mm, 12,9 mm, 15 mm, 17,6 mm, 20,2 mm, 22,8 mm 25 mm dapat digunakan.

Gambar 5. Posisi balok ukur pada saat kalibrasi mikrometer luar.

7.5 Pengukuran kesalahan penunjukan mikrometer dalam 7.5.1 Susun balok ukur atau gabungan balok ukur dengan nilai nominal sama dengan nilai ukur

terkecil mikrometer dalam di antara dua jaw tipe rata menggunakan penjepit balok ukur. Lakukan pengaturan posisi nol mikrometer dalam menggunakan susunan balok ukur tersebut. Lakukan pengukuran kesalahan penunjukan dengan menambahkan balok-balok ukur dan menghitung selisih penunjukan mikrometer dalam dan panjang balok ukur. Lihat Klausul 7.4.2 untuk menentukan panjang balok ukur yang digunakan.

1 Pengaturan posisi ukur minimum dapat dilakukan dengan acuan setting bar ataupun balok ukur. Lihat Klausul mengenai pelaporan.

2 Balok ukur sebaiknya diletakkan sedemikian sehingga titik tengah balok ukur berhimpit dengan titik tengah muka ukur mikrometer. Jika pengukuran dilakukan berulang, posisi balok ukur terhadap muka ukur mikrometer harus kira-kira sama.

Halaman 4 dari 7 Petunjuk Teknis Kalibrasi Mikrometer v0.6 15-01-2013

0 505

45

10

40

Balok ukur

Gambar 6. Susunan sistem kalibrasi mikrometer dalam.

7.6 Pengukuran kesalahan penunjukan kepala mikrometer 7.6.1 Pasangkan kepala mikrometer pada rangka kalibrasi. Putar ratchet sehingga muka ukur

spindle berhimpit dengan bola baja, lakukan penyetelan nol. Lakukan pengukuran kesalahan penunjukan dengan menambahkan balok-balok ukur di antara bola baja dan muka ukur spindle dan menghitung selisih penunjukan kepala mikrometer dan panjang balok ukur. Lihat Klausul .2 untuk menentukan panjang balok ukur yang digunakan.

8 Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran

8.1 Model Matematis 8.1.1 Kesalahan penunjukan mikrometer dihitung dengan model seperti pada Persamaan 1.

E=LLSLS SSLDLWLG [1]

E : Kesalahan Penunjukan MikrometerL : Penunjukan MikrometerLS : Panjang nominal balok ukur ditambah nilai koreksi balok ukurS : Suhu rata-rata antar balok ukur dan mikrometer

: Selisih koefisien muai antara mikrometer dan balok ukurS : Koefisien muai thermal rata-rata antara balok ukur dan mikrometer : Selisih suhu antara mikrometer dan balok ukurLD : Drift nilai koreksi balok ukurLW : Koreksi akibat wringing balok ukurLG : Koreksi akibat ketidaksempurnaan geometrik muka ukur mikrometer

8.1.2 Berdasarkan model matematis pada Persamaan 1, ketidakpastian baku gabungan dalam nilai kesalahan penunjukan dapat dihitung dengan Persamaan 2.

uc2 E =u2Lu2L SLS

2S2u2 LS

2S2u2 u2LDu

2 LW u2 LG [2]

8.2 Evaluasi sumber-sumber ketidakpastian 8.2.1 Sumber-sumber ketidakpastian dalam Persamaan 2 dapat dievaluasi menurut panduan

dalam Tabel 1.

Halaman 5 dari 7 Petunjuk Teknis Kalibrasi Mikrometer v0.6 15-01-2013

0 505

45

10

40

Jaw Jaw

Balok ukur

Penjepitbalok ukur

Tabel 1. Evaluasi Sumber-sumber ketidakpastian

Variabel Estimasi nilai Estimasi ketidakpastian

L L=L L : Rata-rata penunjukan

mikrometer dari pengukuran berulang

u2 L=u2 Lrepu2 Lrnd

u Lrep=s

nuL rep : ketidakpastian dari sebaran nilai

pengukuran berulangs : simpangan bakun : banyaknya pengukuran pada titik ukur

yang dievaluasiPengukuran berulang untuk mengevaluasi sebaran nilai dapat dilakukan pada salah satu titik ukur dan sebaiknya dilakukan 10 kali pada titik tersebut.u Lrnd =

a

3uLrnd : ketidakpastian akibat pembulatan pada

penunjukan mikrometera : setengah dari nilai terkecil yang dapat

dibaca dari skala penunjukan mikrometer. Pada mikrometer dengan skala analog tanpa nonius, nilai a bisa saja lebih kecil dari divisi skala terkecil mikrometer.

LS LS=LSNLSLSN : Nilai nominal balok ukurLS : Nilai koreksi balok ukur

u2 LS x =i

u2 LSi

LS x : panjang balok ukur untuk mengukur kesalahan penunjukan mikrometer pada titik ukur ke-x

i : banyaknya balok ukur yang digabungkan untuk mendapatkan nilai nominal LS x

uLSi : ketidakpastian baku nilai koreksi tiap-tiap balok ukur yang digunakan

uLS diestimasi dari nilai terbesar di antara nilai-nilai uL S x .

S S=T mikrometerT balok ukur/2Nilai S dapat diestimasi dari rata-rata suhu ruang di titik pengukuran pada saat pengukuran

uS tidak perlu diestimasi karena koefisien sensitivitasnya nol.

=0 (diasumsikan bahwa mikro-meter dan balok ukur terbuat dari bahan yang sama)

Dapat diestimasi dari perkiraan, misalnya u = 210

6

3 /C .

S Nilai rata-rata koefisien muai bahan pembuat mikrometer dan balok ukur. Misalnya jika mikrometer dan balok ukur terbuat dari baja, S =11,5 x 10-6/ C

uS tidak perlu diestimasi karena koefisien sensitivitasnya nol.

=0 (diasumsikan bahwa mikro-meter dan balok ukur telah dikondisikan cukup lama sehingga mempunyai suhu yang sama)

Dapat diestimasi dari perkiraan, misalnya u = 0,23 C

Halaman 6 dari 7 Petunjuk Teknis Kalibrasi Mikrometer v0.6 15-01-2013

Variabel Estimasi nilai Estimasi ketidakpastian

LD Jika ada riwayat kalibrasi, LD dapat dihitung dari regresi. Jika tidak ada riwayat kalibrasi, diasumsikan LD=0 .

Jika LD dihitung dari riwayat kalibrasi, uLD dapat dihitung dari ketidakpastian regresi pada grafik riwayat kalibrasi.Jika tidak ada riwayat kalibrasi: u LD=

0,050,000 5LsY

3 m m untuk balok ukur

Kelas 1, atau u LD=0,020,000 25Ls Y

3 m untuk balok ukur Kelas 0.

LS : panjang nominal balok ukur dalam mmY : jangka waktu sejak kalibrasi balok ukur

terakhir dalam tahun

LW LW=0 Dapat diestimasi dari perkiraan, misalnya u LW =

k0,0523 m

k : banyaknya wringing atau sambungan balok ukur

LG LG=0 Dapat diestimasi dari perkiraan, misalnya u LG =

0,5

3 m

9 Laporan Kalibrasi 9.1 Jika nilai hasil pengukuran kerataan atau kesejajaran muka ukur melebihi batas yang

diijinkan dalam standar spesifikasi yang diacu, laporan kalibrasi sebaiknya mencantumkan hasil pengukuran kerataan dan kesejajaran muka ukur, serta menyebutkan batas yang diijinkan dan acuan kepada standar spesifikasi tersebut.

9.2 Hasil pengukuran kesalahan penunjukan dapat ditampilkan sebagai nilai kesalahan pengukuran, atau sebagai nilai koreksi penunjukan dengan tanda (+/-) yang berlawanan dengan nilai kesalahan penunjukan.

9.3 Untuk mikrometer luar dengan nilai ukur terkecil lebih besar dari 0 mm, laporan harus menyebutkan jenis dan identitas alat yang dipakai untuk menentukan posisi nilai ukur terkecil (misalnya setting bar atau balok ukur).

10 Referensi 10.1 Japanese Standards Association, JIS B 7502 Micrometer Callipers, 1994 10.2 ISO, Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, 1995 10.3 European Co-operation for Accreditation, EA-4/02 Expression of the Uncertainty of

Measurement in Calibration, 1999

[APD] [Petunjuk Teknis Kalibrasi Mikrometer v0.6.odt] [15-01-2013 17:01]

Halaman 7 dari 7 Petunjuk Teknis Kalibrasi Mikrometer v0.6 15-01-2013