m0 teori dasar pengukuran

TEORI DASAR PENGUKURAN

Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran yang belum diketahui

dengan besaran acuan atau besaran standar baik lokal, standar nasional maupun

standar internasional dengan menggunakan alat ukur. Besaran standar ini biasanya

terdapat atau terpasang pada alat ukur, dan alat ukur ini harus di kalibrasikan agar

bisa mengukur dengan baik dan tepat. Besaran merupakan sesuatu yang mempunyai

nilai dan satuan, sedangkan satuan adalah sesuatu yang mendefinisikan besaran.

Syarat - syarat besaran :

Dapat didefinisikan secara fisik.

Jelas dan tidak berubah terhadap waktu.

Dapat digunakan dimana saja.

Besaran terdiri dari :

Besaran pokok, merupakan besaran yang sesuai dengan standar

internasional.

Tabel 1 Besaran Pokok

Besaran Pokok Nama Satuan Dasar Simbol Dimensi

Panjang meter M [L]

Massa kilogram Kg [M]

Waktu sekon s [T]

Kuat Arus ampere A [I]

Temperatur kelvin K [θ]

Jumlah Zat mole N [N]

Intensitas Cahaya candela Cd [J]

Besaran turunan, merupakan besaran yang diperoleh dari beberapa variabel

besaran pokok dalam bentuk persamaan.

Laboratorium Metrologi Industri

Tabel 2 Besaran Turunan

Besaran Nama Satuan Dasar Simbol

Luas Bidang meterpersegi m²

Volume meterkubik m³

Percepatan meterperdetik m/s

Gaya newton N,kg m/s²

Tekanan pascal Pa,N/m²,kg/(m s)²

Energi joule J,kg m²/s²

Daya watt W,kg m²/s³

Potensial Listrik volt V,kg m²/(s² A)

Pengukuran dapat ditinjau dari 3 aspek yaitu:

1. Aspek Fisik

Contoh :

- Berat

- Massa

- Temperatur

- Tekanan

- Densitas, dll

Pengukuran aspek fisik dipelajari dalam pengukuran teknik (engineering

measurement).

2. Aspek Mekanik

Contoh :

- Kekuatan (strength)

- Keuletan (ductility)

- Kekerasan (hardness)

- Ketangguhan, dll

Kelompok 10


Pengukuran aspek mekanik dipelajari dalam material teknik (materials

science and engineering)

3. Aspek Geometrik

Terdiri dari :

- Dimensi, contoh : diameter, panjang, lebar, dll

- Bentuk, contoh : kesejajaran, kelurusan, kedataran, kemiringan atau

sudut, kebulatan, ketegaklurusan, dll

- Kekasaran permukaan.

Pengukuran aspek geometrik dipelajari dalam metrologi industri.

Metrologi merupakan disiplin ilmu yang mempelajari tentang cara-cara

pengukuran besaran teknik, sedangkan Metrologi industri adalah ilmu dan teknologi

yang mempelajari pengukuran karateristik geometri suatu produk hasil proses

produksi dengan menggunakan alat ukur tertentu dan cara pengukuran tertentu untuk

mendapatkan hasil pengukuran yang mendekati nilai sebenarnya.

Beberapa jenis pengukuran dalam metrologi :

1. Pengukuran linear, suatu pengukuran besaran panjang yang menggunakan alat

ukur langsung yang telah terkalibrasi dan hasil pengukuran dapat diperoleh

sacara langsung. Contoh : menggunakan mikrometer.

Gambar 1 Mikrometer

Kelompok 10


2. Pengukuran sudut, suatu pengukuran sudut yang menggunakan alat ukur sudut

yang telah terkalibrasi dan hasil pengukuran dapat diperoleh secara langsung.

Contoh : menggunakan busur bilah.

Gambar 2 Busur Bilah

3. Pengukuran profil, suatu pengukuran yang membandingkan bentuk suatu

produk dengan bentuk acuan (standar) pada layar dari alat ukur proyeksi.

Contoh : menggunakan profile proyector.

Gambar 3 Profile Proyector

Kelompok 10


4. Pengukuran ulir, suatu pengukuran yang mengukur jarak antar ulir pada suatu

produk. Contoh : menggunakan mikrometer ulir.

Gambar 4 Mikrometer Ulir

5. Pengukuran roda gigi, suatu pengukuran yang mengukur jarak antar pitch

pada roda gigi. Contoh : menggunakan mikrometer roda gigi.

Gambar 5 Mikrometer Roda Gigi

6. Pengukuran posisi, suatu pengukuran yang menggunakan sensor yang dapat

digerakkan dalam ruang yang digunakan untuk menentukan posisi. Contoh :

menggunakan coordinate measuring machine (CMM).

Gambar 6 Coordinate Measuring Machine

Kelompok 10


7. Pengukuran kerataan dan kedataran, suatu pengukuran yang mengukur

kerataan dan kedataran permukaan suatu produk, Contoh : menggunakan

square level.

Gambar 7 Square Level

8. Pengukuran kekasaran permukaan, suatu pengukuran yang mengukur

kekasaran permukaan suatu produk. Contoh : menggunakan surface

roughness tester.

Gambar 8 Surface Roughness Tester

Cara-Cara Pengukuran Dalam Metrologi :

1. Pengukuran langsung, suatu pengukuran yang dilakukan dengan

menggunakan alat ukur langsung, dimana hasil pengukuran dapat langsung

diperoleh. Contoh : Jangka Sorong.

Kelompok 10


2. Pengukuran tak langsung, suatu pengukuran yang dilakukan dengan

menggunakan alat ukur pembanding, alat ukur standar dan alat ukur bantu.

Contoh : Dial Indicator.

3. Pemeriksaan kaliber batas, suatu pengukuran yang dilakukan dengan

menggunakan alat ukur kaliber batas, dimana tidak mengukur dimensi suatu

produk tetapi untuk memeriksa apakah suatu produk berada didalam/diluar

daerah toleransinya. Contoh : Kaliber Batas.

4. Membandingkan dengan bentuk standar atau acuan, suatu pengukuran yang

dilakukan dengan membandingkan bentuk produk yang dihasilkan dengan

bentuk standarnya/acuan. Contoh : Profile Proyector.

5. Pengukuran geometri khusus, suatu pengukuran yang mempunyai metoda dan

alat ukur khusus. Contoh : Surface Roughness Tester.

Jenis-Jenis Alat Ukur, terbagi atas 2 :

1. Berdasarkan sifat, terbagi menjadi :

a) Berdasarkan sifat aslinya:

Alat ukur langsung, suatu alat ukur yang dilengkapi dengan skala ukur

sehingga hasil pengukuran bisa langsung di baca atau diperoleh hasil

pengukuran. Contoh: Jangka Sorong.

Gambar 9 Jangka Sorong

Kelompok 10


Alat ukur pembanding, suatu alat ukur ini tidak bisa menunjukkan

hasil pengukuran dengan skala ukur, tetapi hanya bisa membandingkan

ukuran atau beda ukuran dari objek ukur. Misalnya: Dial Indicator.

Gambar 10 Dial Indicator

Alat ukur standar, suatu alat ukur yang dilengkapi dengan satu skala

nominal, tidak dapat memberikan hasil pengukuran secara langsung

dan digunakan untuk kalibrasi alat ukur lainnya. Misalnya: Blok Ukur.

Gambar 11 Blok Ukur

Kelompok 10


Alat ukur kaliber batas, suatu alat ukur yang berfungsi untuk

menunjukkan apakah dimensi suatu produk berada di dalam atau di

luar daerah toleransi produk tersebut. Misalnya: Kaliber Lubang dan

Kaliber Poros

Gambar 12 Kaliber Poros

Alat ukur bantu, suatu alat ukur bantu bukan merupakan alat ukur

tetapi mempunyai peranan penting dalam menentukan baik atau

tidaknya hasil pengukuran. Misalnya: Blok V.

Gambar 13 Blok V

Kelompok 10


b) Berdasarkan sifat turunannya, dibedakan atas :

Alat ukur khas, suatu alat ukur yang mempunyai metode dan alat ukur

khusus. Contoh : Surface Roughness Tester.

Alat ukur koordinat, suatu alat ukur yang menggunakan sensor yang

dapat digerakkan dalam ruang yang digunakan untuk menentukan

posisi. Contoh : Coordinate Measuring Machine (CMM).

2. Berdasarkan prinsip kerjanya, dibedakan atas :

Alat ukur mekanik, suatu alat ukur yang menggunakan prinsip mekanik.

Contoh : neraca/timbangan dua lengan, dial indicator

Alat ukur elektrik, suatu alat ukur yang menggunakan prinsip elektrik.

contoh : Multi Tester

Alat ukur optik, suatu alat ukur yang menggunakan prinsip optik/cahaya.

Contoh : Profile Proyector

Alat ukur pneumatik, suatu alat ukur yang menggunakan prinsip fluida

(gas). Contoh : Alat ukur tekanan udara pada ban

Alat ukur hidrolik, suatu alat ukur yang menggunakan prinsip fluida (cair).

Contoh : Jembatan Timbang.

Sifat dari alat ukur :

1. Rantai Kalibrasi ( Trace Ability ), yaitu sifat mampu usut alat ukur

berdasarkan tingkatan kalibrasinya. Tingkatan kalibrasi alat ukur :

a. Alat ukur kerja (contoh: Mikrometer) di kalibrasi dengan alat ukur

standar kerja (contoh: Blok ukur kualitas 3).

b. Alat ukur standar kerja di kalibrasi dengan alat ukur standar.

c. Alat ukur standar di kalibrasi dengan alat ukur standar nasional.

d. Alat ukur standar nasional di kalibrasi dengan alat ukur standar

internasional.

Kelompok 10


2. Kepekaan ( Sensitivity ), yaitu kemampuan alat ukur untuk merasakan suatu

perbedaan yang relatif kecil dari harga yang diukur.

Gambar 14 Kurva Kepekaan (Sensitivity)

3. Kemudahan Baca ( Read Ability ), yaitu kemampuan dari sistem penunjuk

untuk menunjukkan hasil pengukuran dengan jelas dan benar.

4. Penyimpangan ( histerisis ), yaitu penyimpangan yang terjadi pada hasil

pengukuran, dimana pengukuran dilakukan secara kontinu dari dua arah yang

berlawanan.

Gambar 15 Kurva Histerisis

5. Kepasifan atau Lambat Bereaksi ( Passivity ), yaitu sensor telah merasakan

perubahan tetapi penunjuk belum mengisyaratkan adanya perubahan.

Kelompok 10


6. Pergeseran ( Shifting ), yaitu sistem penunjuk telah menunjukkan adanya

perubahan tetapi sensor belum mengisyaratkan adanya perubahan.

7. Kestabilan Nol ( Zero Stability ), yaitu kemampuan dari sistem penunjuk

untuk kembali ke posisi semula (nol ) bila benda ukur diambil seketika,

setelah dilakukannya pengukuran.

8. Pengambangan ( Floating ), yaitu keadaan dimana jarum penunjuk data/angka

digital selalu berubah – rubah yang diakibatkan perubahan kecil pada sensor.

Konstruksi Umum Alat Ukur :

1. Sensor, bagian dari alat ukur yang berkontak langsung dengan benda ukur.

Sensor terbagi atas 2, yaitu :

Sensor Kontak, yaitu sensor yang memberikan gaya atau tekanan

pengukuran. Misalnya: sensor mekanik

Sensor non Kontak, yaitu sensor yang tidak memberikan gaya atau

penekanan pengukuran. Misanya: sensor optik, sensor pneumatik.

2. Pengubah (Tranducer), bagian alat yang berfungsi mengubah dan

memperbesar sinyal yang dirasakan oleh sensor menjadi besaran yang terukur,

dan diteruskan ke sistem penunjuk. Pengubah terbagi atas :

Pengubah elektrik

Contoh: pengubah dengan prinsip induktif (transformator).

Gambar 16 Contoh Sistem Pengubah Elektrik

Kelompok 10


Pengubah mekanik

Contoh: sistem roda gigi dan batang bergigi dari jam ukur pada dial

indikator.

Gambar 17 Sistem Pengubah Pada Dial Indikator

Pengubah optomekanik

Contoh: Sistem pengubah alat ukur optomekanik

Gambar 18 Contoh Sistem Pengubah Optomekanik

Kelompok 10


Pengubah Optik

Contoh: prinsip pengubah pada mikroskop.

Gambar 19 Contoh Sistem Pengubah Pada Mikroskop

Pengubah Pneumatis.

Contoh : sistem pengubah dengan prinsip pneumatis.

Gambar 20 Contoh Sistem Pengubah Optomekanik

Kelompok 10


3. Sistem penunjuk/pencatat, bagian dari alat ukur yang menunjukan hasil dari

pengukuran yang dilakukan.Sistem penunjuk terbagi atas :

Penunjuk berskala

- Skala linear, contohnya: Jangka Sorong dan Mikrometer

- Skala melingkar, contohnya: Dial Indicator

Penunjuk digital

- Mekanik

- Elektrik (LED)

Karateristik Alat Ukur

1. Ketelitian ( Accuracy ), kemampuan alat ukur untuk menghasilkan nilai yang

mendekati nilai sebenarnya.

Gambar 21 Ketelitian (Accuracy)

2. Ketepatan ( Precition ), kemampuan alat ukur untuk menghasilkan nilai yang

relatif sama dari beberapa pengukuran pada titik yang sama.

Gambar 22 Ketepatan (Precition)

3. Kecermatan (Resolution), skala terkecil yang dimiliki oleh suatu alat ukur.

Kelompok 10


Empat kemungkinan hasil pengukuran

1. Tepat dan teliti 2. Tepat dan tidak teliti

3. Tidak tepat dan teliti 4. Tidak tepat dan tidak teliti

Gambar 23 Kemungkinan Hasil Pengukuran

Penyimpangan Dalam Proses Pengukuran

1. Penyimpangan dari alat ukur.

Hal ini disebabkan oleh karena alat ukur yang belum dikalibrasi.

2. Penyimpangan dari benda ukur.

Hal ini diakibatkan oleh defleksi pada benda ukur akibat :

- pengaruh tekanan kontak karena benda ukur lunak

- pengaruh tekanan kontak pada benda ukur yang bersilinder tipis

3. Penyimpangan posisi pengukuran.

Biasanya garis pengukuran harus sejajar dengan garis dimensi. Kalau garis

pengukuran membuat sudut q dengan garis dimensi (akibat posisi pengukuran

yang salah) maka akan menimbilakan kesalahan kosinus (cosine error).

Kelompok 10


Gambar 24 Penyimpangan Posisi Pengukuran

4. Penyimpangan akibat lingkungan.

Yang perlu diperhatikan adalah pengaruh temperatur pada proses pengukuran,

dimana benda padat terutama logam berubah dimensinya apabila temperatur

berubah (ΔL = Lo α ΔT sifat pemuaian logam). ΔL= Perubahan Panjang,

Lo= Panjang awal, α= Koefisien pemuaian, ΔT= Pertambahan panjang.

Supaya hasil pengukuran sama maka secara internasional sudah disetujui

temperatur standar untuk pengukuran geometris adalah 20ºC.

5. Penyimpangan dari pengukur.

Dua orang yang melakukan pengukuran dengan alat ukur dan objek ukur yang

sama berkemungkinan menghasilkan pengukuran yang berbeda. Hal ini dapat

diakibatkan oleh pengalaman praktek mengukur, cara melakukan pengukuran

yang salah akibat tidak mengetahui dasar-dasar pengukuran yang benar.

Kelompok 10

L = M cosθ-d cosθ

m0 teori dasar pengukuran

Engineering