nas2.pdf

7/23/2019 nas2.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/nas2pdf 1/7

PENENTUAN SELISIH KO EFISIEN MUAI -TERMAL BALOK UKUR PAD A

KALIBRASI BALOK UKUR DENGlUV METODE KO MPARASI

DETERMINATION OF DWFERENCE VALUE OF C OEFFICIENT OF THERMA L EXPANSION OF GAU GE

BLOCK ON CALIBRATION OF GAUGE BLOCK BY COMPARISON METHOD

Mohammad Anwar

Puslit.

K M - LIPI

Kompleks Puspiptek Serpong Tangerang 15314

Untuk meningkatkan akurari hasil kalibrasi balok ukur, maka perlu diketahui selisih ko ef ii en m uai termal dari balok

ukur yang dikalibrasi terhadap balok uku r acuan. Selisih koe fsi en muai termal balok ukur dopat ditentukan dengan

jalan melakukan pengukuran. D alam m akalah in;, diboha s penentuan selisih koefisien muai termal balok ukur

dari balok uk urya ng dikalibrasi terhadap balok ukur acuan

yang mempu nyai panjang nom inal kombinasi

I0 90),

20 80). 30 70). 40 60)

dun

100

mm d engan metode kom parasi. Pengukuran dilakuka n pada dua titik suhu

yang berbeda. Suhup enguku ran bervariasi disekitar

19,30

97sampai dengan

21,68

@. Seperli juga pada kalibrasi

balok ukur dengan nietode komparasi, disini diperluka n pula balok uku r acuon sebagai penibanding yang belum

diketahui koefisien muai termalnya. Hasil pengukuran nienunjukkon bahwa selisih ko ejsi en nluai termal balok ukur

obyek terhadap balok ukur acuan adalah -

O,59

i

00,42)~n/ nr .

To increase the accuracy of gauge block calibration, hence need to know the difference value of the coefficient oj

iherwal expansion of test gm g e block toward reference. The diference value of thermol expansion can be determined

by m easures it. T his paper describes the determ ination of difference value of coefficient of thermal expansion of test

gauge block toward relj2rence with combination nominal length 10 90), 20 80), 30 70),/40 69) and 100 z

by comparison metho d.Xhe mea suremen t were carried ou t under two different temperatures. Th e temperatures range

around

19.30@

to

21.68

97. Similar to the gauge block colibration through comparison method , a standard gauge

block that unkn oued the coefficient of therma l expansion was used as the reference. It was shown that the dlf ere nc e

value of coefficient uf herma1 expansion of the gauge block object and refer ea ce was -

0.59 0.42)pn/ m

OC

K ata kuuei

:

Selislh, koefisien m uai termal, halok ukur omparasi, kombinasi.

Key

words :

Difference, coefficient of thermal e xpansion, gauge block, compa rison, combinatiort

Tanggal mas&

:

18 Agustus 2004

Tang gal diterima

:

18 Oktober 2004

Faktor yang paling dominan agar mendapatkan hasil

kalibrasi balok ukur yang akurat adalah tejaganya

kestabilan suhu

dan

penyimpangan suhu dari suhu

acuan (20

C)

yang sekecil mnngkm pada saat kalibrasi

berlangsung. Tetapi karena saran a yang kurang m emadai,

maka perubahan suhu tidak dapat dipertahankan selama

kalibrasi berlangsnng.

al

ini tentu saja akan

menimbulkan kesalahan pengukuran. Oleh karena itu

maka hasil kalibrasi perlu dikoreksi.. Untuk mendapatkan

nilai koreksi, rnaka perlu diketahui suhu pengukuran,

koefisien muai termal

dari

balok

nkur

acuan

dan

yang

dikalibrasi serta panjang nom inal balok

ukur.

Untuk suhu

pengukuran hisa ditibat selama proses pengukuran

berlangsung begitu pula panjang nominalnya. Tetapi

untuk koefisien muai termal,

kdang-kadang pabrik

pembuat balok nkur tid k menmtumkan nilainya,

sehing ga ada kesulitan nntukmelakukan koreksi. Padaha:

dengan m engetahui m asing-masing koefisien muai termal,

maka k n diperoleh selisibnya yang kemudian bisa

digunakan

untuk

menentukan nilai koreksinya.

hasil kalibrasi balok ukur dengan metode komparasi,

temtama bila snhu pada saat kalibrasi menyimpang dari

suhu acuan (20 T ) . Seperti juga kalibrasi balok

ukur

dengan metode komparasi, pengukuran selisih koefisien

muai termal balok ukur yang akan dilakukan didalam

makalah ini juga dengan metode komparasi, yaitu

membandingkan balok ukur yang dikalibrasi dan belum

diketahui koefisien muai termalnya terhadap balok

ukur

acuan yang juga belurn diketahui koefisien muai

termalnya.

Dalam penentuan selisih koefisien muai t em al balok

ukur

ini, panjang nominal pasangan kedua balok nkur harm

sama

dan pali ig sedikit diukur pada dua

tit

suhu yang

berlainan.

Dari

b silpengulolran itu,

m k

dapat dipmleh

perLvAaan panjang kedua balok

nkur

tersebut pada suh u

yang tertentu,

dan

selanjutnya dapat ditentukan perbedaan

panjangnya pada

titik

suhu yang lain, sehingga

dari

b sil

pengukuran

ini

dapat ditentukan selisih koefisien muai

termal dari pasangan kedua balok nkur tersebut.

arena

itu didalam makalah

ini

dicoba m tu k menentukan

Yang meqadi masalah disini adalah pengukuran hanya

selisih koefisien

muai termal balok ukur yang sangat

mengandalhan pada suhu kamar yang bervariasi antara

penting sekali untuk diketahui &lam penen- koreksi

19,30 C sampai dengan 21,68 OC ehingga Via panjang

Inshumentorr

36 Vohme

28No.2

Julr -Desember 2 4

7/23/2019 nas2.pdf


7/23/2019 nas2.pdf


7/23/2019 nas2.pdf


7/23/2019 nas2.pdf


p n nrum Sebsrh Koefisren m Terma lBabk Ukur Pada

gk rus~

olok

Ukur

Dengan

efodeKomparm~ nwor

Tabel 4.

Pengukuran selisih koefisien mnai termal balok ukur FRANK clan CEJ dengan panjang nominal 30 70 mm

n f l PI NI 12

Tabel 5.

Pengukuran selisih koefisien numi termal balok

ukur

FRANK m CEJ dengan panjang nominal 40 60

m m

No.

t~ PI NI

I

f PZ N2

PC w) ( w ) ( ~ m ) W) (urn) w) ( w )

1. 19;40 - 0,14 -0,65 0,51 20,32 - 0,34 - 0,80 ,46

2. - 0.i4 - 0,156 0,52 - 0,34 - 0,80 C,46

3.

-

0.14

-

0,66 0,52

-

0;34

-

0,81 0,47

4. - 0,14 - 0,65 0,51 - 0,34 - 0,79 0,45

5. - 0,14 - 0,66 0,52 - 0,34 - 0,80 0,4C

6.

-

0,14 0,65 +0,51

-

0.35

-

0,81 0,46

7. - 0.14 - 0,66 0,52 -0 ;3 i -0,82 +0,17

8. - 0.14 - 0,66 0,52 - 0.35 - 0.81 0,46

9. - 0,14 - 0,66 0,52 - 0,35 - 0,80 0,45

10. 19;40 -0;14 - 0,66 0.52 20,32 - 0,35 - 0_81 0,46

Tabel 6.

Pengukuran selisih koefisien muai termal balok

ukur FRANK

dan CEJ dengan panjang nominal 100 mm

No. t~ PI NI ALI t2 P2 N2 b

('C) (pm) ( w ) w) ( C) ( W

w)

( w )

1. 19,84 0,12 0,26 0,14 20,48 04 0,14 - 0,18

2. +O.l l +0,26 - 0,15 - 0;04 + 0,13 - 0,17

3. 0,12 0,25 - 0,13 - 0,05

+

0,13

-

0,lS

4. + 0,12 0,25 - 0,13 - 0,04 + 0,13 - 0;17

5. +0,12 +0,26 -0,14 - 0,05 + 0,13 - 0,18

6. + 0,11 0,25 - 0,:4 -0,05 + 0,13 - 0,18

7<

+

0,lI 0,25 - 0,14

-

0,05

+

0,13 - 0,18

8. 0,12 0,25 0,13 0.04 0,14

-

O,l8

9.

+0,11 +0,26 0,15 -0.04 +0,14 -0 ,l 8

10.

+

0,11 0,25 -0,14 20,48

-

0,04 0,14

-

0,18

7. N LISIS

DAN

PEMBAHASAN

Dari

basil pengukuran seperti yang tercantum lam

setiap kombinasi panjang nominal dan setiap titik suhu

Tabel

2 sampai dengan 6 maka &pat diperoleh perbedaan

pengukuran yang hasilnya dapat dilihat dalam Tabel 7

panjang rata-rata serta ketidakpastian standarnya untuk

seperti dibawah ini:

lnsrrumenrori 4 Volume 28No 2

Juli

- Desember 2 4

7/23/2019 nas2.pdf


Tabel 7.

Harga rerata

d ri

pengukuran selisih koefisien muai termal balok uku r FRANK

d n

EJ

serta ketidakpastian standarnya untuk setiap kombinasi panjang nominal

Kemudian dari has2 perhitungan seperti yang tercantum

dalam Tabel 7 serta dengan menggunakan persamaan (3)

sampai dengan (9), maka dapat ditentukan selisih

koeiisien muai termal balok ukur yang diukur

d n

nil i k:tidakpastia;; pengukummya. Sebagai wnto h

perhitungan selisih koefisien muai t e a isalnya adalah

untuk balok ukur dengan

panjang nom inal 10

90

mm.

Perbedaan suhu pengukuran adalah:

Perbedaan panjang pada dua ti suhu penguknm

tersebut diatas adalab:

Sebingga

d ri

persamaan (6) b e m y a selisih koefisien

muai termalnya adalah:

Ketidakpastian dari suhu pengukuran adalah + 0,03 OC

clan dianggap mempunyai disttibusi segi empat

(rectangular) sebingga ketidak pastian standarnya adalah

U(At) = 0,017 "C. Ketidakpastian standar

d ri

perbedaan panjang adalah U(AL)

=

,004

p

Resolusi

dari alat ukur adalah 0,01

sehingga bila dianggap

mempunyai distribnsi segi empat

maka

nilai

ketidakpastiannya adalah U (res)

=

0,003 pm. Kalau

ketidakpastian standar

d ri

perbedaan panjang digabung

dengan ketidakpastian resolusi

alat

ukur, maka

k n

diperoleh ketidakpastian yang b e m y a adalah

U(AL) = 0,005 pm. Dan ketidak pastian standar d ri

panjang balok ukur a dalah

U

)

=

0,003 pm.

Sebingga ketidak pastian penguk uran gabungannya dapat

dihitung dengan m enggunakan persamaan 8)yaitu:

Niai ketidak pastian pengukuran gabungan pada

p ew m aa n (10) menunjukkan bahwa pada kalibrasi balok

ukur untuk panjang nominal 100

mm

dan suhu k m r

(20 1)"C

akan

menimbulkan ketidak pastian standar

sebesar ,02 pm.

Dari persam aan (10) untuk ting at kepercayaan 95 ,

maka besamya ketidak pastian terentang adalah di h h n g

dengan menggunakan persamaan (7):

Selanjutnya dengan

c r

yang sama maka dapat diperoleh

nilai koefisien muai termal serta ketidak pastian

terentangnya untuk panjang nominal balok ukur yang

laiunya seperti yang terdapat dalam Tabel

8.

Tabel 8.

Selisih koefisien muai termal balok ukur untuk m asing-masing pan jang nominal kom binasi

set@ketidakpastian pengnkurannya

No. L At AL

A a

Insbumenrmi

4

Volume

28No 2

Juh

-

Desember

2004

7/23/2019 nas2.pdf


Dari hasii pengnknran dan perhitungan seperti yang

tercantum dalam Tabel 8 diatas, terlihat bahwa nilai

selisih koefisien muai termal untuk masing-masing

panjang nominal kombinasi balok ukur tidak

jauh berbeda erta bervariasi diantara - 0,684 sampai

dengan 0,503 pm/(m°C) atau mempunyai rentan g

ukur

sebesar 0,181 pm/(m°C) dan harga rata-ratanya ialah

0,59pn/(m°C) Sedangkan ketidakpastian p e n g u h m

terentangnya pada tingkat kepercayaan 95% juga

be ~a r ia s i iantara

f

0,30 sampai dengan f 0,42 pm

(m°C). Sehingga harga rata-rata koefisien mnai termal

balok nkur serta ketidakpastian pengukurannya (diambil

harga ketidak pastian pengukuran yang t e h s a r

)

adalah:

Tanda minus menunjukkan bahwa, koefisien muai term al

balok nkur yang dikalibrasi <d ripada koefisien muai

termal balok nknr acuan.

Meskipnn perbxlaan koefisien muai termal balok ukur

2cuan dm

balok ukur yang diukur itn kecil yaitu

0,59 pn/(m °C) serta pengukuran yang dilakukanhanya

mengandalkan pada perubahan suhu kamar yang

~cempunyaientaag 0.64 C s mp i dengan 1,67 OC, tetapi

hasil

pengnknran yang diperoleh cukup reAnresmtativ pa

lagi didukung oleh cukup banyahya obyek yang dinkur

dm

variasi hasii pengukuran yang relatip kecil. Hal N

menun jukkan bahwa metode pengukuran selisih koefisien

muai termal balok nkur h i

sudah

&p baik, walaupun

masih ada kekurangannya seperti perlu penyempurnaan

sistem pengnknran yang lebih bak, menjaga supaya

fluktuasi suhu selama pengnkuran berlangsung dapat

dihindari waktu pengkondisian balok u ur yang c h p

sehingga suhn balok uknr merata h o g e n ) erlengkapan

sistem kontrol suhu

d n

rentang suhu pengnknran yang

cukup besat agar perbedaan panjang kedua balok ukur

&pat terbaca lebih jelas terutama bila perbedaan

koefisien muai termal kedua balok ukur sangat kecil

(<

1 pm /(m0C)).

ari

hasil pengukuran dan perhitungan sepert diatas,

maka

dapa t disimpulkan bahwa:

P e n g u h m selisih koefisien muai termal balok ukur

metode kombinasi ini dilakukan dengan c m

mewringing pasangan-pasangan balok nkur yang

diukur sehingga mempunyai panjang nominal 100

kemudian dibandingkan terhadap balok ukur

acuan yang mempunyai panjang nominal sama dan

belum diketahui koefisien muai termalnya.

Untuk masing-masing pasulgan balok nkur dinkur

pada dna tit suhu yang berbeda.

Pengukuran

selisih koefisien muai termal hanya

mengandalkan pada perubahan suhu rnangan yang

diperoleh

d ri

sistem AC sentral yang bervariasi

disekitax 19,30 sampai dengan 21,68 C.

Dari hasil pen gukuran diatas didapat selisih koefisien

muai termal dan ketidak pastian pengukuran pada

tingkat kepercayaan 95

unh~k

alok ukur F'RANK

sebesar: Acc

=

(0,59 0,42) pn/(m °C). Tanda minus

menunjukkan bahwa, koefisien mnai termal balok

ukur yang dikalibrasi< dari pada balok

ukur

acuan.

Untuk memperoleh had pengukuran yang lebih

kur f perlu dijaga kestab'ian dankehomogioan suhu

selama proses penguk uran berlangsung.

Perlu d ibnat sistem pengnknran selisih koefisien muai

termal balok nkur yang diperlengkapi dengan kontrol

suhu yang mempunyai daerah uknr disekitax

15 25 OC, sehingga bila selisii koefisien muai

termal balok ukur sangat kecil(< lpm/(m C)), maka

perbedaan panja ng bisa terukur.

M Anwar

,Kesalahan Sistematik Karenn Penpanrh

Suhu Pada Kalibrasi Balok Ukur Dengan Mefade

Perbandingan,

Inslrum entas i No. 35 Oktober 1998.

Mitutoyo ,Certijicate of Inspeclion, Mitntoyo

Corporation, 1996.

Mitutoyo Cata log No. Map. 100 ,Measuring

Inshun~ents,Mitutoyo Asia Pas fic R e. Ltd.

Koba Catalog No. 1000

E ,Gauge Blocks and

Accessories,

Kolb B&umannGMBH

&

Co. KG.

,Kalibrierschein,

Braunschweig, 1998.

NML

CSIRO

,Measurement Report On M88 Gauge

Block Serial number 810020,

NML CSIRO,

Aus tralia, November 2003.

Caulog No. 148,

Gage Blocks and Digital

A4easuring inslrumenfs, Starretf Webber gage

Division, Ohio 44145.

M. Anwar

,Penenluan Kaefisien Muai Termal Balok

Ukur Dengan Metode Komparasi,

Instrumentasi

No. 3 7 April 1999.

Rudy S., M. Anwar

Qenentuan Wakfu

Penpkondisian Balok Ukur Pada Suhu Kanlar,

PPI-

KIM, 1994

10. IS0 / TAG 4

,Guide To The Expression Of

Uncertainly In Measurement, First Edition, ISO,

1995.

Instmmentosi 42 Volume 28No 2 Juli

-Desernber 2004

Documents

nas2.pdf