PENGHANTAR METROLOGI INDUSTRI
Laboratorium Metrologi Industri dan Instrumentasi adalah salah atu fasilitas praktikum bagi mahasiswa Jurusan Teknik Mesin dengan tujuan untuk memperdalam pengetahuan dan manfaat pengukuran.
B. Materi Praktikum / Pokok Bahasan
Praktikum yang dilakukan di lingkup Laboratorium Metrologi Industri dan Instrumentasi meliputi :
- Pengukuran Dimensi Luar dengan Mistar Ingsut.
- Pengukuran Dimensi Luar dengan Mikrometer.
- Pengukuran Diameter Dalam
- Metrologi Ulir
Praktikum yang dilakukan di lingkup Laboratorium Metrologi Industri dan Instrumentasi meliputi :
- Pengukuran Dimensi Luar dengan Mistar Ingsut.
- Pengukuran Dimensi Luar dengan Mikrometer.
- Pengukuran Diameter Dalam
- Metrologi Ulir
Peralatan Utama (Major Apparatus)
- Coordinate Measuring Machine
- Profile Projector.
- Height Master.
- Height Caliper.
- Macam-macam Mistar Ingsut.
- Macam-macam Mikrometer.
- Macam-macam Dial Indicator.
- Osciloscope.
- Coordinate Measuring Machine
- Profile Projector.
- Height Master.
- Height Caliper.
- Macam-macam Mistar Ingsut.
- Macam-macam Mikrometer.
- Macam-macam Dial Indicator.
- Osciloscope.
Pengukuran adalah suatu besaran dengan besaran standar.
Ø Tujuh besaran dasar dalam SI:
1. Panjang (m)
2. Massa (kg)
3. Waktu (s)
4. Arus listrik (A)
5. Temperatur (K)
6. Jumlah zat (mol)
7. Intensitas cahaya (cd)
Besaran turunan : Kecepatan (m2), Volume (m3), Percepatan (m/s2), Gaya (N,kg.m/s2),dll. Satu meter adalah panjang yang sama dengan 1650763,73 kali panjang gelombang dalam ruang hampa dari radiasi (sinar) yang timbul akibat perubahan tingkat enersia antara 2p10 dan 5d5 dari atom kripton 86.
Ø Jenis pengukuran :
1. Linear
2. Sudut atau kemiringan
3. Kedataran
4. Profil
5. Ulir
6. Roda gigi
7. Penyetelan posisi
8. Kekasaran permukaan
Ø Macam-macam alat ukur:
1. Alat ukur langsung
2. Alat ukur pembanding
3. Alat ukur standar
4. Alat ukur batas
5. Alat ukur bantu
Ø Cara-cara pengukuran:
1. Pengukuran langsung
2. Pengukuran tak langsung
3. Pengukuran dengan kaliber batas
4. Pengukuran dengan cara membandingkan dengan bentuk standar
Ø Kontruksi umum dari alat ukur
Yang membedakan suatu alat ukur dengan alat ukur lainnya adalah kontuksinya.
Komponen utama yang membentuk suatu alat ukur adalah:
1. Sensor
adalah peraba dari alat ukur, yaitu yang menghubungkan alat ukur dengan benda ukur.
2. Pengubah
adalah penerus isyat dari sensor, diubah atau terlebih dahulu sebelum diteruskan ke bagian lain dari alat ukur.
Ø Macam-macam pengubah:
a. Pengubah mekanis
b. Pengubah mekanis optis
c. Pengubah elektris
d. Pengubah optis-eletris
e. Pengubah pneumatis
Ø Penunjuk/Pencatat
1. Penunjuk
adalah bagian dari alat ukur melalui mana harga dari hasil sua pengukuran ditunjukan atau dicatat.bagian penunjuk dikatagorikan menjadi 2 macam, yaitu :
a. penunjuk berskala
b. penunjuk berangka(digital)
2. Pencatat
ada dua prinsip kerja yang umum digunakan oleh alat pencatat elektris adalah:
a. Prinsip galvanometer
adalah suatu kumparan, spoel, yang bebas berputar pada suatu medan magnit tetap merupakan komponen utama dari galvanometer.
b. Prinsip servo-motor
adalah suatu alat pencatat yang bekerja atas dasar penyesuaian perbedaan voltase.
Ø Sifat umum dari alat ukur
Alat ukur adalah merupakan alat yang dibuat oleh manusia, dengan demikian ketidak sempurnaan adalah merupakan ciri utama. Meskipun alat ukur direncanakan dan dibuat dengan cara yang paling seksama, ketidak sempurnaan tidak dapat dihilangkan sama sekali dan hanya dalam batas-batas tertentu.
Ø Rantai kalibrasi/mampu usut
Kalibrasi bukan saja diharuskan untuk alat ukur yang baru selesai dibuat, akan tetapi diwajibkan pula bagi alat ukur yang telah lama dipakai. Hal ini perlu untuk menghindari kesalahan dalam perhitungan.untuk menjamin hubungannya dengan satuan standar panjang dapat diperiksa melalui suatu rantai kalibrasi sebagai berikut:
Tingkat 1. kalibrasi alat ukur kerja dengan alat ukur standar kerja.
Tingkat 2. kalibrasi alat ukur standar kerja dengan alat ukur standar.
Tingkat 3.kalibrasi alat ukur standar dengan alat ukur standar dari tingkat yang lebih tinggi (standar nasional atau yang telah ditera secara nasional).
Tingkat 4. kalibrasi standar nasional dengan standar meter(internasional.
Ø Kepekaan (sensitivitas)
Setiap alat ukur mempunyai suatu kepekaan tertentu, yaitu kemampuan alat ukur untuk merasakan suatu perbedaanyang relatip kecil dari harga yang diukur. Kepekaan suatu alat ukur ditentukan oleh mekanisme pengubahnya dan harganya dapat diketahui dengan cara membuat grafik antara harga yang diukur dengan pembacaan skala.
Ø Kemudahan baca
Kemampuan sistem penunjuk dari alat ukur untuk memberikan suatu angka yang jelas dan berarti dinamakan kemudahan baca. Dengan membuat skala nonius memungkinkan kemudahan baca dari penunjuk alat ukur yang dipertinggi.
Ø Histerisis
Histerisis adalah penyimpangan yang timbul sewaktu dilakukan pengukuran secara kontinyu dari dua arah yang berlawanan. Kita dapat memperkecil pengaruh histerisis (jika seandainya ada) apabila pengukuran dilakukan sedemikian rupa sehingga hanya sebagian kecil dari skala alat ukurtersebut digunakan.
Ø Kepasifan (passivity) atau kelambatan reaksi
Kepasifan adalah merupakan kejadian dimana suatu perbedaan/perubahan kecil dari harga yang diukur (yang dirasakan sensor) tidak menimbulkan suatu perubahan apapun pada jarum penunjuk. Kepasifan pada alat ukur disebabkan oleh pengaruh kelembaman.
Kerugian seperti ini dapat dialami oleh alat ukur pneumatis dengan sistim tekanan balik.
Ø Pergeseran (shiffting, drift)
Apabila terjadi suatu perubahan harga yang ditunjukan pada skala atau yang dicatat pada kertas grafik, sedangkan sesungguhnya sensor tidak mengisyaratkan suatu perubahan maka kejadian ini disebut dengan pergeseran.
Ø Kesetabilan nol (zero stability)
Apabila benda ukur diambil seketika maka jarum penunjuk harus kembali ke posisi semula(posisi nol).
Ø Pengambangan (floating)
Pengambangan terjadi apabila jarum penunjuk selalu berubah posisinya (bergetar). Hal ini disebabkan oleh adanya perubahan-perubahan yang kecil yang dirasakan sensor yang kemudian diperbesar olehbagian pengubah alat ukur.
Ø Kesalahan / penyimpangan dalam proses pengukuran
Pengukuran adalah merupakan proses yang mencakup tiga bagian yaitu benda ukur, alat ukur dan orang, karena ketidak sempurnaan dari masing-masing bagian ini maka bisa dikatakan tidak ada satupun pengukuran yang memberikan ketelitian yang absolut. Kesalah akan selalu ada, yaitu merupakan perbedaan antara hasil pengukuran dengan harga yang dianggap benar. Pengukuran mempunyai ketidak telitian yang berbeda-beda tergantung dari kondisi alat ukur, benda ukur, metode pengukuran dan kecakapan si pengukur.
Ø Ketelitian (accuracy)
Adalah penyesuaian antara hasil pengukuran dengan harga sebenarnya (dimensi objek ukur). Harga sebenarnya tidak pernah diketahui, yang dapat ditentukan hanyalah harga pendekatan atau yang disebut dengan harga yang dianggap benar. Perbedaan antara harga yang diukur dengan harga yang dianggap benar adalah disebut dengan kesalahan sistematika.
Ø Ketepatan (precision, repeability)
Adalah kemampuan proses pengukuran untuk menunjukan hasil yang sama dari pengukuranyang dilakukan berulang-ulang dan indentik. Faktor-faktor yang membuat suatu proses pengukuran tidak teliti dan tidak tepat dapat berasal dari berbagai sumber yaitu: alat ukur, benda ukur, posisi pengukuran, lingkungan dan orang.
Ø Penyimpangan yang bersumber dari alat ukur
Alat ukur yang digunakan harus dikalibrasi untuk menghindari penyimpangan alat ukur seperti histerisis, kepasifan, pergeseran dan kesetabilan nol. Karena keausan dari bidang kontak (sensor mekanis) akan terjadi kesalahan sistenatik.
Ø Penyimpangan yang bersumber dari benda ukur
Setiap benda elastis akan mengalami deformasi (perubahan bentuk) apabila ada beban yang bereaksi padanya. Beban ini dapat disebabkan oleh tekanan kontak dari sensor alat ukur ataupun karena berat benda ukur sendiri. Untuk menghindari penyimpangan sewaktu pengukuran berlangsung tidak boleh terjadi gerakan dari benda ukur pada arah yang sama dengan garis pengukuran sehingga dalam beberapa keadaan diperlukan alat pemegang benda ukur (penjepit).
Posisi pengukuran yang menimbulkan penyimpangan
Garis pengukuran harus berimpit atau sejajar dengan garis dimensi obyek ukur. Apabila garis pengukuran membuat sudut θ dengan garis dimensi (karena pengambilan posisi pengukuran yang salah) maka akan terjadi kesalahan yang disebut dengan kesalahan konsinus.
Penyimpangan akibat pengaruh lingkungan
Kondisi lingkungan yang tidak sesuai untuk melakukan pengukuran dapat mengakibatkan penyimpangan-penyimpangan yang serius, sedangkan lingkungan yang kotor dan berdebu dapat mengakibatkan kesalahan sistematis karena adanya debu yang menempel pada permukaan sensor mekanis dan permukaan obyek ukur. Pengaruh temperatur merupakan faktor yang perlu mendapatkan perhatian karena semua benda padat, terutama logam, akan berubah dimensinya apabila temperaturnya berubah. Temperatur standar internasional yang telah disetujui adalah 200C.
penyimpangan yang bersumber dari si pengukur
Untuk menghindari kesalahan pengukuran maka orang yang melakukan pengukuran harus :
- mempunyai pengalaman praktek penguasaan akan pengukuran
- waspada akan pengukuran untuk memperkecil kesalahan
- mengetahui dasar-dasar akan alat ukur
- mampu menganalisa suatu persoalan pengukuran
- sadar bahwa hasil pengukuran adalah sepenuhnya merupakan tanggung jawab
Harga rata-ratabatas, variasi dari deviasi standar
X1, X2, X3. . . . . . . , Xi,. . . . . . . Xn
min maks
Dimana :
- Xi adalah hasil setiap kali pengukuran yang identik
- Antara dua hasil pengukuran (Xi dan XJ) tidak harus sama persis
- Perbedaan antara harga terbesar dengan harga terkecil disebut dengan jangkauan (range).
Populasi dan poligon frekuensi
Suatu kumpulan atau populasi adalah kumpulan elemen dalam jumlah terbatas ataupun tak terbatas elemen itu dapat berupa suatu harga hasil pengukuran yang dilakukan terhadap dimensi produk dalam jumlah terbatas ataupun harga dari hasil pengukuran yang diulang secara identik terhadap dimensi produk yang sama.
Contoh poligon frekuensi
Y= frekuensi,(buah)
X= penyimpangan terhadap
6,005 mm
Distribusi normal
Secara teoritis, biasanya suatu proses didalam alam ini (proses produksi,proses pengukuran dan sebagainya) jika seandainya diulang sampai tak terhingga akan menghasilkan suatu kumpulan/populasi dengan sifat khusus yang terdistribusi sebagai distribusi normal. Beberapa sifat penting dari distribusi normal:
a. Distribusi normal mempunyai harga rata-rata
b. Kurva distribusi normal adalah kurva antara nila kemungkinan p (x) (probabilitas) dengan elemen dari populasi dengan bentuk yang simetris terhadap harga rata-rata batas.
c. Suatu elemen populasi yang dekat dengan harga rata-rata batas akan mempunyai nilai kemungkinan yang tinggi untuk ditemukan dalam populasi tersebut.
d. Luas dibawah kurva distribusi normal diantara selang dari dua harga elemen populasi menyatakan nilai kemungkinan dari suatu elemen untuk ditemukan dalam selang tersebut.
e. Selain ditentukan oleh m, bentuk dari distribusi normal dipengaruhi oleh deviasi (s) semakin kecil harga s, bentuk kurvanya akan menyempit disekitar m, sebaliknya semakin besar kurva akan semakin melandai.
Distribusi harga rata-rata
Suatu proses pengukuran dapat dilakukan secara berkelompok,dimana dari setiap kelompok dapat dicari harga rata-rata,apabila seluruh data pengamatan disatukan dan kemudian dibuat poligon frekuensi maka pengukuran individuil tersebut (xi) akan tersebar disekitar harga rata-rata m dengan deviasi standar sebesar s. “Apabila populasi mempunyai varian s2 dan harga rata-rata batas m yang tetap (tak berubah) maka distribusi dari harga rata-rata sampel akan semakin mendekatidistribusi normal dengan harga rata-rata batas m dan varian s2/n, seandainya ukuran sampel (n) semakin besar”
Penaksiran harga-harga teoritis
Karakteristik dari populasi, yaitu m dan s2 biasanya ditaksir dengan mencari harga rata-rata sampel dan varian sampel s2.sampel tersebut kita ambil secara rambang dari populasi, hal ini dilakukan karena dalam prakteknya pengukuran seluruh populasi tidak mungkin dilakukan secara terus menerus.
Random sampel dalam hal ini berarti :
1. Proses produksi/pengukuran dianggap berjalan normal dan terkontrol, artinya harga rata-rata batas dan deviasi standarnya dianggap tetap tidak berubah selama selang waktu yang tertentu.
2. Setiap harga yang diperoleh dalam satu kali pengambilan produk/pengukuran dianggap mempunyai nilai yang setarap dengan harga hasil pengukuran yang lain.
