TEKNIK PENGUKURAN• Mengukur adalah membandingkan parameter padaobyek yang diukur terhadap besaran yang telahdistandarkan.

• Pengukuran merupakan suatu usaha untuk mendapatkaninformasi deskriptif-kuantitatif dari variabel-variabel fisikadan kimia suatu zat atau benda yang diukur, misalnyadan kimia suatu zat atau benda yang diukur, misalnyapanjang 1m atau massa 1 kg dan sebagainya

Secara umum sistem pengukuran dapat dibagi menjaditiga tahap, yaitu

1. Tahap detektor – transduser

2. Tahap intermediat, pengkondisian sinyal

3. Tahap pembacaan

Diagram blok sistem pengukuran

Tahap Detektor – Transduser

Fungsi utama tahap ini adalah mendeteksi atau merasakan adanya perubahan besaran fisik

pada obyek yang diukur. Tahap ini harus kebal terhadap pengaruh lain yang tidak

dikehendaki, misalnya sensor gaya tidak boleh terpengaruh oleh percepatan atau sensor

percepatan linier, tidak boleh berubah oleh perubahan percepatan sudut. Tetapi hal tersebut

tidak pernah didapati secara ideal, perubahan-perubahan kecil oleh variabel lain tersebut

masih dapat diterima selama masih berada dalam batasan-batasan yang diizinkan.

Tahap Intermediate

Tahap ini adalah tahap penkondisian sinyal yang dihasilkan pada tahap pertama agar dapat

dinyatakan ke tahap terakhir. Perlakuan yang dilakukan pada tahap ini biasanya penyaringan,

penguatan dan transformasi sinyal. Fungsi umum tahap ini adalah meningkatkan penguatan dan transformasi sinyal. Fungsi umum tahap ini adalah meningkatkan

kemampuan sinyal ke level yang mampu mengaktifkan tahap akhir. Peralatan pada tahap ini

harus dirancang sedemikian rupa agar sesuai dengan kondisi antara tahap pertama dan

tahap terakhir.

Tahap Pembacaan

Tahap ini mengandung informasi dalam level yang dapat disensor oleh manusia dan/atau

perangkat kendali. Jika keluaran diharapkan dapat dibaca oleh manusia, maka lebih sering

berbentuk :

• gerakan relatif, misalnya jarum penunjuk skala atau gerakan gelombang pada osiloskop,

• digital, bentuk ini mempresentasikan angka-angka, misalnya odometer mobil, termometer

digital dan sebagainya.

Berikut ini akan diberikan beberapa contoh peralatan menyangkut ketiga tahap diatas.

Berbagai macam peralatan pengukur dengan tahapan-tahapannya

Dalam mempelajari pengukuran dikenal beberapa istilah, antara lain :

•Instrumen : adalah alat ukur untuk menentukan nilai atau besaran suatu kuantitas atau

variabel.

•Ketelitian : harga terdekat dengan mana suatu pembacaan instrumen mendekati harga

sebenarnya dari variabel yang diukur.

•Ketepatan : suatu ukuran kemampuan untuk hasil pengukuran yang serupa

•Sensitivitas : perbandingan antara sinyal keluaran atau respons instrumen terhadap

perubahan masukan atau variabel yang diukur.

•Resolusi : :perubahan terkecil dalam nilai yang diukur yang mana instrumen akan

memberi respon atau tanggapan.

•Kesalahan : penyimpangan variabel yang diukur dari harga (nilai) yang sebenarnya.

Satuan Dasar dan Satuan Turunan

Ilmu pengetahuan dan teknik menggunakan dua jenis satuan, yaitu satuan dasar dan

satuan turunan. Satuan-satuan dasar dalam mekanika terdiri dari panjang, massa dan

waktu. Biasa disebut dengan satuan – satuan dasar utama. Dalam beberapa besaran fisis

tertentu pada ilmu termal, listrik dan penerangan juga dinyatakan satuan-satuan dasar.

Arus listrik, temperatur, intensitas cahaya disebut dengan satuan dasar tambahan. Sistem

satuan dasar tersebut selanjutnya dikenal sebagai sistem internasional yang disebut sistem

SI. Sistem ini memuat 6 satuan dasar seperti tabel berikut ini.

Besaran-besaran satuan dasar SI

Satuan-satuan lain yang dapat dinyatakan dengan satuan-satuan dasar disebut satuan-

satuan turunan. Untuk memudahkan beberapa satuan turunan telah diberi nama baru,

contoh untuk daya dalam SI dinamakan watt yaitu menggantikan j/s.

Tabel di bawah ini merupakan contoh satuan yang diturunkan.

Kesalahan Ukur

Saat melakukan pengukuran besaran listrik tidak ada yang menghasilkan

ketelitian dengan

sempurna. Perlu diketahui ketelitian yang sebenarnya dan sebab terjadinya

kesalahan pengukuran. Kesalahan - kesalahan dalam pengukuran dapat

digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu :

• Kesalahan-kesalahan Umum (gross-errors)

Kesalahan ini kebanyakan disebabkan oleh kesalahan manusia. Diantaranya

adalah kesalahan pembacaan alat ukur, penyetelan yang tidak tepat dan

pemakaian instrumen yang tidak sesuai dan kesalahan penaksiran. Kesalahan ini

tidak dapat dihindari, tetapi harus dicegah dan perlu perbaikkan. Ini terjaditidak dapat dihindari, tetapi harus dicegah dan perlu perbaikkan. Ini terjadi

karena keteledoran atau kebiasaan - kebiasaan yang buruk, seperti : pembacaan

yang tidak teliti, pencatatan yang berbeda dari pembacaannya, penyetelan

instrumen yang tidak tepat. Agar mendapatkan hasil yang optimal, maka

diperlukan pembacaan lebih dari satu kali. Bisa dilakukan tiga kali, kemudian

dirata-rata. Jika mungkin dengan pengamat yang berbeda.

• Kesalahan-kesalahan sistematis (systematic errors)

Kesalahan ini disebabkan oleh kekurangan-kekurangan pada instrumen sendiri. Seperti

kerusakan atau adanya bagianbagian yang aus dan pengaruh lingkungan terhadap

peralatan atau pemakai. Kesalahan ini merupakan kesalahan yang tidak dapat dihindari

dari instrumen, karena struktur mekanisnya. Contoh : gesekan beberapa komponen yang

bergerak terhadap bantalan dapat menimbulkan pembacaan yang tidak tepat. Tarikan

pegas (hairspring) yang tidak teratur, perpendekan pegas, berkurangnya tarikan karena

penanganan yang tidak tepat atau pembebanan instrumen yang berlebihan. Ini semua

akan mengakibatkan kesalahan-kesalahan. Selain dari beberapa hal yang sudah

disinggung di atas masih ada lagi yaitu kesalahan kalibrasi yang bisa mengakibatkan

pembacaan instrumen terlalu tinggi atau terlalu rendah dari yang seharusnya. Cara yang

paling tepat untuk mengetahui instrumen tersebut mempunyai kesalahan atau tidakpaling tepat untuk mengetahui instrumen tersebut mempunyai kesalahan atau tidak

yaitu dengan membandingkan dengan instrumen lain yang memiliki karakteristik yang

sama atau terhadap instrumen lain yang akurasinya lebih tinggi. Untuk menghindari

kesalahan-kesalahan tersebut dengan cara : (1) memilih instrumen yang tepat untuk

pemakaian tertentu; (2) menggunakan faktor-faktor koreksi setelah mengetahui

banyaknya kesalahan; (3) mengkalibrasi instrumen tersebut terhadap instrumen standar.

Pada kesalahan-kesalahan yang disebabkan lingkungan, seperti : efek perubahan

temperatur, kelembaban, tahanan udara luar, medan-medan maknetik, dan sebagainya

dapat dihindari dengan membuat pengkondisian udara (AC), penyegelan

komponenkomponen instrumen tertentu dengan rapat, pemakaian pelindung maknetik

dan sebagainya.

• Kesalahan acak yang tak disengaja (random errors)

Kesalahan ini diakibatkan oleh penyebab yang tidak dapat langsung diketahui. Antara

lain sebab perubahan-perubahan parameter atau sistem pengukuran terjadi secara

acak. Pada pengukuran yang sudah direncanakan kesalahan - kesalahan ini biasanya

hanya kecil. Tetapi untuk pekerjaan - pekerjaan yang memerlukan ketelitian tinggi akan

berpengaruh. Contoh misal suatu tegangan diukur dengan voltmeter dibaca setiap jam,

walaupun instrumen yang digunakan sudah dikalibrasi dan kondisi lingkungan sudah

diset sedemikian rupa, tetapi hasil pembacaan akan terjadi perbedaan selama periode

pengamatan. Untuk mengatasi kesalahan ini dengan menambah jumlah pembacaan dan

menggunakan cara-cara statistik untuk mendapatkan hasil yang akurat.

Alat ukur listrik sebelum digunakan untuk mengukur perlu diperhatikan penempatannya

/ peletakannya. Ini penting karena posisi pada bagian yang bergerak yang menunjukkan/ peletakannya. Ini penting karena posisi pada bagian yang bergerak yang menunjukkan

besarannya akan dipengaruhi oleh titik berat bagian yang bergerak dari suatu alat ukur

tersebut. Oleh karena itu letak penggunaan alat ukur ditentukan seperti pada tabel

Sistem Pengukuran Tekanan

Tekanan (pressure) adalah gaya yang bekerja persatuan luas, maka tekan didefinisikan

sebagai besarnya gaya untuk tiap satuan luas. dengan demikian satuan tekanan identik

dengan satuan tegangan (stress). Dalam konsep ini tekanan didefinisikan sebagai gaya

yang diberikan oleh fluida pada tempat yang mewadahinya. Tekanan mutlak (absolute

pressure) adalah nilai mutlak tekanan yang bekerja pada wadah tersebut. Tekanan relatif

atau tekanan pengukuran (gage pressure) adalah selisih antara tekanan mutlak dan

tekanan atmosfir. Tekanan vakum atau hampa (vacuum) menunjukkan seberapa lebih

tekanan atmosfir dari tekanan mutlak ( Holman, 1985). Oleh karena itu satuan yang

dipakai untuk tekanan merupakan hasil bagi antara satuan gaya dan satuan luas, misalnya

kg/cm2, lb/inch2 yang biasanya disingkat psi (pound/square inch) dan lain – lain.

Beberapa satuan tekanan yang umum dipakai :

1 atm (atmosfir) = 14,696 psi

= 1,01325 x 105 (Pa)

= 760 mmHg

1 Pa (paskal) = 1 (N/m2)

1 Torr = 1 mmHg

1 Bar = 105 Pa

Pada bagian berikut ini akan diuraikan beberapa peralatan yang sering digunakan untuk

pengukuran tekanan (Holman, 1985)

Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu cairan atau gas.

Satuan tekanan dapat dihubungkan dengan satuan volume (isi) dan suhu. Semakin tinggiSatuan tekanan dapat dihubungkan dengan satuan volume (isi) dan suhu. Semakin tinggi

tekanan di dalam suatu tempat dengan isi yang sama, maka suhu akan semakin tinggi.

Hal ini dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di pegunungan lebih rendah

dari pada di dataran rendah, karena di dataran rendah tekanan lebih tinggi.

Rumus dari tekanan dapat juga digunakan untuk menerangkan mengapa pisau yang

diasah dan permukaannya menipis menjadi tajam. Semakin kecil luas permukaan,

dengan gaya yang sama akan dapatkan tekanan yang lebih tinggi.

Tekanan udara dapat diukur dengan menggunakan. barometer

Manometer Tabung

Manometer sangat banyak digunakan untuk pengukuran tekanan fluida pada keadaan

stedi. Gambar di bawah memperlihatkan sebuah manometer tabung U. Perbedaaan

tekanan yang tidak diketahui p dengan tekanan atmosfir, P0, merupakan fungsi ketinggian

h.

Pembacaan pada skala tersebut dinyatakan

oleh :

dengan P : tekanan yang akan diukur

pa : tekanan atmosfir

ρm : densitas fluida manometer

ρf : densitas fluida transmisi

Manometer dapat pula dipasang dalam posisi miring agar mendapat skala yang lebih

teliti.

Tabung Bourdon

Pengukur tabung Bourdon banyak digunakan untuk pengukuran tekanan statik, harganya

relatif murah, tetapi cukup dapat diandalkan. Konstruksi tabung Bourdon dapat dilihat pada

gambar 1. 11. Tabung Bourdon biasanya mempunyai penampang elips dan konfigurasi "C".

Bila terdapat tekanan dalam tabung tersebut, akan terjadi deformasi elastik pada tabung,

yang dalam keadaan ideal sebanding dengan tekanan. Ujung pengukur ini dihubungkan

dengan suatu penghubung Berpegas yang memperbesar perpindahan dan mengubahnya

menjadi gerakan putar pada jarum penunjuk. Penghubung itu dibuat sedemikian rupa

sehingga mekanisme tersebut dapat diukur untuk memberikan kelinieran yang optimum.