Sifat Umum Alat Ukur ~ ILMU TEKNIK

Sifat Umum Alat Ukur

Alat ukur merupakan alat yang dibuat oleh manusia, oleh karena itu ketidaksempurnaan merupakan ciri utamanya. Meskipun alat ukur direncanakan dan dibuat dengan cara yang paling seksama, ketidaksempurnaan sama sekali tidak bisa dihilangkan.

Justru dalam kendala ketidaksempurnaan ini alat ukur sering dianggap sebagai cukur baik untuk digunakan dalam suatu proses pengukuran asalkan pengguna memahami keterbatasannya.

Untuk menyatakan sifat-sifat atau karakteristik alat ukur digunakan beberapa istilah teknik yang sewajarnya diketahui supaya jangan menimbulkan keraguan dan kesalahtafsiran dalam mengkomunikasikan hasil pengukuran.

Kecermatan (Resolution)

Kecermatan alat ukur ditentukan oleh kecermatan skala dengan cara pembacannya.

Bagi skala yang dibaca melalui garis indeks atau jarum penunjuk kecermatan alat ukur sama dengan kecermatan skala yaitu arti jarak antar garis skala.

Bila dibaca dengan pertolongan skala nonius (satu atau dua dimensi), kecermatan alat ukur sama dengan kecermatan interpolasi nonius. Jika digunakan penunjuk digital kecermatan alat ukur diwakili oleh angka paling kanan (angka satuan terkecil).

Kecermatan dirancang sesuai dengan rancangan bagian pengubah dan penunjuk alat ukur dengan memperhatikan kepekaan, keterbacaan dan kapasitas ukur.

Kecermatan alat ukur biasanya bersifat tetap tetapi ada pula alat ukur (terutama jenis komparator) yang kecermatannya dapat diatur (di set, disetel; adjustable).

Alat ukur dengan pengubah elektrik sering dilengkapi dengan attenuator pemilih harga pembesaran (magnification).

Pembesaran yang dipilih akan mengubah arti jarak antar garis-garis skala (skala pada kertas grafik) sehingga dapat mengubah kecermatan.

Alat ukur yang dipilih sesuai dengan kecermatannya yang dikaitkan dengan besar-kecilnya daerah toleransi objek ukur.

Prosedur pengukuran perlu diikuti dengan seksama supaya kecermatan alat ukur bermanfaat dan mempunyai makna pada hasil akhir (hasil proses pengukuran) yang dalam hal ini sering dinyatakan dengan istilah ketepatan (keterulangan, precision, repeatability) dan ketelitian (keakuratan, kebenaran, accuracy).

Kepekaan

Setiap alat ukur mempunyai suatu kepekaan tertentu, yaitu kemampuan alat ukur untuk merasakan suatu perbedaan yang relatip kecil dari harga yang diukur.

Misalnya dua alat ukur yang sejenis A dan B digunakan untuk memerikas perbedaan panjang yang kecil, apabila alat ukur A lebih jelas menunjukkan suatu perbedaan pada skalanya daripada apa yang ditunjukkan oleh alat ukur B, maka dikatakan alat ukur A lebih peka (sensitif) dari pada alat ukur B. Kepekaan suatu alat ukur ditentukan oleh mekanisme pengubahannya dan harganya dapat diketahui dengnan cara membuat grafik antara harga yang diukur dengan pembacaan skala.

Kemudahan Baca (Readability)

Kemampuan system penunjukan sari alat ukur memberikan suatu angka yang jelas dan berarti dinamakan “kemudahan baca”.

Dengan membuat skala nonius dan atau membuat garis-garis skala yang tipis dengan jarak yang kecil serta jarum penunjuk yang tipis memungkinkan kemudahan baca dari penunjuk alat ukur yang dipertinggi.

Akan tetapi cara pembuatan skala seperti di atas memungkinkan kesalahan baca, inilah alasannya kenapa system penunjuk digital elektronis akhir-akhir ini menggeser kedudukan sistem penunjuk skala dengan jarum atau garis indeks.

4. Histerisis

Histerisis adalah penyimpangan yang timbul sewaktu dilakukan pengukuran secara kontinyu dari dua arah yang berlawanan, yaitu mulai dari skala nol hingga skala maksimum kemudian diulangi dari skala maksimum sampai skala nol.

Pada beberapa alat ukur sering timbul sifat yang merugikan ini terutama pada jam ukur. Suatu jam ukur dapat kita gunakan untuk mengukur ketinggian yang secara kontinyu bertambah, kemudian pembacaan diulangi dengan secara kontinyu menurun misalnya seperti gambar 1.4.

Apabila kita gambarkan kesalahan*) yaitu ketinggian sebenarnya sebagai sumbu tegak sedang sumbu datar adalah harga sebenarnya, maka mungkin didapat bentuk kurva seperti gambar 1.4.

Meskipun dapat terjadi kesalahan, kesalahan ini seharusnya sama artinya kurva pembacaan naik berimpit dengan kurva pembacaan turun.

Pada contoh jam ukur seperti di atas, histerisis disebabkan karena sewaktu poros bergerak ke atas adlah melawan gaya gesekan serta gaya pegas (dari jam ukur) sedang sewaktu bergerak turun poros menerima gaya pegas dan melawan gesekan.

Supaya histerisis tidak terjadi, gesekan pada poros dengan bantalannya harus diperkecil sehingga pengaruhnya dapat diabaikan.

Kita dapat memperkecil pengaruh histerisis (jika seandainya ada) apabila pengukuran dilakukan sedemikian rupa sehingga hanya sebagian kecil dari skala alat ukur tersebut digunakan (perubahan posisi jarum penunjuk hanya melewati beberapa garis skala).

Inilah alasannya kenapa sewaktu melakukan pengukuran dengan cara tak langsung tinggi dari alat ukur standar (susunan blok ukur) kurang lebih harus dibuat sama dengan tinggi dari obyek ukur, sehingga selisih ketinggian yang ditunjukkan oleh komparator hanya sedikit (dalam beberapa micron).

Kepasifan (Passivity) atau kelambatan Reaksi

Kepasifan adalah merupakan kejadian di mana suatu perbedaan/ perubahan kecil dari harga yang diukur (yang dirasakan sensor) tidak menimbulkan suatu perubahan apapun pada jarum penunjuk.

Kepasifan pada alat ukur mekanis (apabila ada) disebabkan oleh pengaruh kelembamam, misalnya pegas pada alat ukur tersebut tidak elastis sempurna.

Kepasifan dapat pula diartikan sebagai kelambatan alat ukur untuk bereaksi atas adanya perubahan yang dirasakan oleh sensor.

Kerugian seperti ini dapat dialami oleh alat ukur pneumatis dengan sistem tekanan balik, yaitu apabila pipa elastis yang menghubungkan sensor dengan ruang perantara terlalu panjang.

Karena volume udara (yang diukur tekanannya) terlalu besar, maka pengaruh kompresibilitas dari udara menjadi terasa, akibatnya reaksi dari barometer menjadi lambat.

Pergeseran (Shifting, Drift)

Apabila terjadi suatu perubahan harga yang ditunjukkan pada skala atau yang dicatat pada kertas grafik, sedangkan sesungguhnya sensor tidak mengisyaratkan suatu perubahan maka kejadian ini disebut dengan pergeseran.

Keadaan ini sering dialami oleh alat ukur dengan pengubahan elektirs, yang mana suatu perubahan temperatur (di dalam alat ukur tersebut) dapat mempengaruhi sifat-sifat dari komponen elektroniknya yang sudah tua.

Kestabilan Nol (Zero Stability)

Apabila benda ukur diambil seketika maka jarum penunjuk harus kembali ke posisinya semula (posisi nol). Alat ukur disebut mempunyai kestabilan nol yang jelek apabila jarum penunjuk tidak tepat kembali ke posisi nol.

Keadaan ini sangat erat hubungannya dengan histerisis, yang antara lain disebabkan oleh keausan pada mekanisme penggerak jarum penunjuk.

Pengambangan (Floating)

Pengambangan terjadi apabila jarum penunjuk selalu berubah posisi (bergetar) atau angka terakhir/ paling kanan dari penunjuk digital berubah-ubah.

Hal ini disebabkan oleh adanya perubahan-perubahan yang kecil yang dirasakan sensor yang kemudian diperbesar oleh bagian pengubah alat ukur.

Semakin peka alat ukur, kemungkinan terjadinya pengambangan sewaktu proses pengukuran berlangsung adlah besar.

Dengan demikian alat ukur yang peka harus dipakai dengan cara yang cermat serta hari-hati, getaran pada alat ukur dan benda ukur tidak boleh terjadi.

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 bahwa tidak ada satupun pengukuran yang memberikan ketelitian yang absolut.

Kesalahan akan selalu ada, yaitu merupakan perbedaan antara hasil pengukuran dengan harga yang dianggap benar.

Setiap pengukuran mempunyai ketidaktelitian (kesalahan) yang berbeda-beda, tergantung dari kondisi alat ukur, benda ukur, metoda pengukuran dan kecakapan si pengukur.

Apabila suatu pengukuran dilakukan untuk kedua, ketiga dan seterusnya untuk n kali pengukuran yang identik (sama) maka hasil dari setiap pengukuran tersebut tidak selalu tepat sama, mereka kurang lebih akan terpencar di sekitar harga rata-ratanya.

Demikian pula halnya untuk beberapa group pengukuran yang identik (ada m group pengukuran yang masing-masing terdiri dari n kali pengukuran tunggal), maka harga rata-rata total. Keadaan seperti di atas ini merupakan sifat umum dari pengukuran yaitu yang berhubungan dengan ketepatan atau kemampuan untuk mengulangi hal yang sama.

Dari pembicaraan singkat di atas, maka dapatlah kiranya kita definisikan dua istilah yang penting dalam pengukuran, yaitu ketelitian dan ketepatan *).