Konsep dasar Pengukuran

Terminologi

Berbagai istilah penting yang diberikan disini adalah istilah-istilah yang di ambil dari standar International. Istilah-istilah tersebut kebanyakan mempunyai pengertian dan aplikasi khusus dibandingkan dengan difinisi umum yang terdapat dalam kamus,dengan demikian berbagai difinisi yang diberikan lebih ditekankan untuk memperjelas penggunaan atau memperlancar komunikasi dan kesamaan pengertian.

Metrologi ( Metrology )

Adalah disiplin ilmu yang mempelajari cara-cara pengukuran, kalibrasi dan akurasi di bidang industri, ilmu pengetahuan dan teknologi. Dalam dunia moderen metrologi berperan vital untuk melindungi konsumen dan memastikan barang-barang yang diproduksi memenuhi standar dimensi dan kualitas yang telah ditetapkan. Metrologi industri banyak berhubungan dengan pengukuran massa, volume, panjang, suhu, tegangan listrik, arus, keasaman, kelembapan dan besaran-besaran fisika maupun kimia lainya yang diperlukan dalam pengontrolan proses dan produksi oleh industri.

Instrumentasi

Bidang ilmu dan teknilogi yang mencakup perancangan, pembuatan, penggunaan instrumen/alat fisika atau sistem instrumen untuk keperluan deteksi, penelitian, pengukuran serta pengolahan data.

Pengukuran ( measurement )

Serangkaian kegiatan yang bertujuan untuk menentukan nilai suatu besaran dalam bentuk angka (kwantitatif). Jadi mengukur adalah suatu proses mengaitkan angka secara empirik dan obyektif pada sifat-sifat obyek atau kejadian nyata sehingga angka yang diperoleh tersebut dapat memberikan gambaran yang jelas mengenai obyek atau kejadian yang diukur.

Faktor Pembatas Untuk Pengukuran

Kecermatan (accuracy)

            Besarnya selisih sesuatu piranti menampilkan harga (variabel) yang sedang diukurnya, dibandingkan dengan harga sebenarnya.menunjukan deviasi penyimpangan terhadap masukan yang diketahui.

Akurasi pengukuran atau pembacaan adalah istilah yang sangat relatif. Akurasi didefinisikan sebagai beda atau kedekatan (closeness) antara nilai yang terbaca dari alat ukur dengan nilai sebenarnya. Dalam eksperiman, nilai sebenarnya yang tidak pernah diketahui diganti dengan suatu nilai standar yang diakui secara konvensional.

Secara umum akurasi sebuah alat ukur ditentukan dengan cara kalibrasi pada kondisi operasi tertentu dandapat diekspresikan dalam bentuk plus-minus atau presentasi dalam skala tertentu atau pada titik pengukuran yang spesifik. Semua alat ukur dapat diklasifikasikan dalam tingkat atau kelas yang berbeda-beda, tergantung pada akurasinya. Sedang akurasi dari sebuah sistem tergantung pada akurasi Individual elemen pengindra primer, elemen skunder dan alat manipulasi yang lain.

Setiap unit mempunyai kontribusi terisah dengan batas tertentu. Jika ± a1, = a2 dan ± a3 adalah batas akurasi individual, maka akurasi total dari sistem dapat diekspresikan dalam bentuk bawah akurasi seperti berikut : A = ± ( a1+ a2 + a3 )

Dalam hal tertentu nilai batas bawah akurasi total diatas mempunyai kelemahan, maka dalam praktek orang lebih sering menggunakan nilai akar kuadrat rata-rata untuk mendefinisikan nilai akurasi dari sebuah

sistem, yaitu : A = ± √ ( a1² + a2² + a3² )

 

Ketelitian (precision)

Ukuran mendapatkan hasil pengukuran yang serupa (setelah berulang-ulang) atau tingkat kesamaan (hasil pengukuran dalam sekelompok pengukuran atau sejumlah instrumen).

 

Presisi adalah istilah untuk menggambarkan tingkat kebebasan alat ukur dari kesalahan acak. Jika pengukuran individual Dilakukan berulang-ulang, maka sebran hasil pembacaan akan berubah-ubah disekitar nilai rata-ratanya. Bila Xn adalah nilai pengukuran ke n dan Xn adalah nilai rata-ratanya n pengukuran maka secara metematis, presisi dapat dinyatakan sebagai

Presisi tinggi dari alat ukur tidak mempunyai implikasi terhadap akurasi pengukuran. Alat ukur yang mempunyai presisi tinggi belum tentu alat ukur tersebut mempunyai akurasi tinggi. Akurasi rendah dari alat ukur yang mempunyai presisi tinggi pada umumnya disebabkan oleh bias dari pengukuran, yang bisa dihilangkan dengan kalibrasi.

Dua istilah yang mempunyai arti mirip dengan presisi adalah repeatability dan reproducibility. Repeability digunakan untuk menggambarkan kedekatan (closeness) keluaran pembacaan bila dimasukkan yang sama digunakan secara berulang-ulang pada periode waktu yang singkat pada kondisi dan lokasi pengukuran

yang sama, dan dengan alat ukur yang sama. Reproducibility digunakan untuk menggambar kedekatan (closeness) keluaran pembacaan bila masukan yang sama digunakan secara berulangulang.

Persamaan pada keduanya adalah menggambarkan sebaran keluaran pembacaan induvidual untuk masukan yang sama. Sebaran akan mengacu pada repeatability bila kondisi pengukurannya tetap, dan akan mengacu reproducibility kondisi pengukurannya berubah.

Derajat repeatability dan reproducibility dlm. pengukuran hanya merupakan alternatif untuk mengekspresikan presisi dari sebuah alat ukur.

Kekeliruan (error)

Kekeliruan terbagi menjadi dua bagian, yaitu kekeliruan sistematika dan kekeliruan acak.

Kekeliruan sistematika:

                        - Piranti ukur

                        - Metoda pengukuran

                        - Pelaksana (manusia)

Kekeliruan acak:

                        - Gangguan

                        - Kekeliruan baca

Penyimpangan pembacaan dari suatu input yang diketahui, dapat dihindari dengan cara kalibrasi

Istilah Dalam Pengukuran

Peneraan (Kalibrasi)

Memeriksa instrumen (perangkat) yang digunakan dengan suatu perangkat standar (acuan) guna mengurangi kesalahan dalam ketelitiannya.

Kemampubacaan (Readability)

Seberapa teliti skala suatu instrumen dapat dibaca (instrumen dengan skala 100 cm mempunyai readability lebih tinggi dibandingkan dengan instrumen berskala 50 cm).

Cacah Terkecil (Leastcount)

Beda antara terkecil antara dua penunjukan yang dapat dideteksi (dibaca) pada skala instrumen (bergantung jarak pembagian).

Daya Pindah (Resolution)

Perubahan terkecil daripada besaran yang diukur pada instrumen (alat ukur), yang mana instrumen masih memberikan tanggapan pada pengukuran

Kesalahan (Error)

Penyimpangan variabel (besaran) yang diukur dari harga sebenarnya.

Kepekaan (Sensitivity)

Kepekaan adalah perbandingan antara sinyal keluaran atau respon instrumen terhadap perubahan masukan atau variabel yang diukur.

Perbandingan pergerakan linier y dengan pergerakan variabel x            

 

Semakin sensitif alat maka kurva semakin mendatar, sedangkan semakin tidak sensitif alat maka kurva semakin tegak.

Hysteresis

Hysteresis adalah perbedaan pembacaan dikarenakan arah pendekatan pembacaan.

Pembacaan menurun berbeda dengan pembacaan naik.

Uncertainly

Uncertainly adalah besarnya error yang tidak bisa dikoreksi dengan kalibrasi.

Sebab-Sebab Ketidakpastian (Uncertainly) Adalah :

1.      Adanya NST (Nilai Skala Terkecil) yang ditimbulkan keterbatasan alat ukur.

2.      Adanya ketidakpastian bersistem (systematic error) yang menjadi penyebab pembacaan berulang-ulang mengandung kesalahan yang hampir sama (menjadi lebih kecil atau lebih besar)

3.      Kesalahan kalibrasi, pemberian nilai skala sewaktu alat diproduksi kurang tepat.

4.      Kesalahan titik nol, sebelum digunakan untuk mengukur alat tidak menunjukan pada titik nol.

5.      Kesalahan pegas, setelah lama digunakan pegas berubah kelenturannya .

6.      Gesekan pada bagian-bagian alat yang bergerak.

7.      Paralaks, arah pandang dalam hal membaca skala.

8.      Adanya ketidakpastian acak (random error),biasanya menuruti distribusi statik dan disebabkan oleh fluktuasi.

9.      Ketidakpastian acak diluar kendali pengamat.

10.  Keterbatasan keterampilan operator/pengamat, terutama pada alat yang rumit dan canggih.

Pengukuran yang akurat merupakan bagian penting dari semua jenis cabang ilmu, walaupun demikian tidak ada pengukuran yang benar-benar tepat. Ada ketidakpastian yang berhubungan dengan setiap pengukuran. Ketidakpastian muncul dari sumber yang berbeda. Di antara yang paling penting, selain kesalahan, adalah keterbatasan ketepatan setiap alat pengukur dan ketidakmampuan membaca sebuah alat ukur di luar batas bagian terkecil yang ditunjukkan. Misalnya anda memakai sebuah penggaris centimeter untuk mengukur lebar sebuah papan, hasilnya dapat dipastikan akurat sampai 0,1 cm, yaitu bagian terkecil pada penggaris tersebut. Alasannya, adalah sulit untuk memastikan suatu nilai di antara garis pembagi terkecil tersebut, dan penggaris itu sendiri mungkin tidak dibuat atau dikalibrasi sampai ketepatan yang lebih baik dari ini.