ANALISIS SINYAL UNTRASONIC NON-DESTRUCTIVE TESTING UNTUK DETEKSI CACAT PADA MATERTIAL BERBASIS METODE KOMPUTASI
SIMULINK MATLAB MATHEMATICA Ade Febrianti1*, Muhammad Hamdi2, Juandi M2
1)
Mahasiswa Program Studi Magister Fisika Universitas Riau 2)
Dosen Program Studi Magister Fisika Universitas Riau
*Correspending author: [email protected] Abstract
The purpose of this study was to analyze the output signal of non-destructive testing ultrasonic testing (NDT-UT) on steel material for defect detection using the computation method simulink-matlab mathematica. This study uses secondary data from NDT-UT experimental data on the material as sample 1. Sample is a reflected signal analyzed using simulink-matlab basedon FFT.The result are waveform, wave spectrum and thermographic image. It can be seen that there is a decrease in signal height from 1 a.u to 0.55 a.u due to a defect that occurs in the sample. Sample 1 waveform is used to analyze sample 2, sample 3, and sample 4. Each of these samples has a different form of defect. This analysis is carried out by entering the existing quantities. The results of the analysis from these samples are in the form of a thermographic image showing the distribution of color images on the sample surface. The resulting color image has a distribution of red (R), green (G), and blue (B). Each color has a different temperature level depending on the thickness of the object. The red color indicates a very high temperature, thus indicating a defect in the area. The results of this analysis produce the distribution of RGB color images according to the shape of the defects used. In addition, there is a decrease in the amplitude at the position of -25 pixels to -20 pixels. Thermographic image are reprocessed using the Wolfram Mathematical program to produce a 3D view. This image processing uses a gaussian filter to remove existing noise to produce the shape of the defects used in each sample. The NDT-UT output signal in the form of a sinusiodall wave has similarities with the results of the analysis using simulink-matlab modeling at initial entry and backwall echo, with a percentage inequality of 10%. Then performed the validation of the sinusiodal signal from the NDT-UT of each sample between air and steel with the difference in impedance of both. So that the resulting inequality percentage that occurs between 0% -42% depending on the complexity of the defect used. The more complex or irregular the defects produce a larger percentage, or otherwise.
Keywords: Defect, NDT-UT, View, Simulink-Matlab, Wolfram Mathematica PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi yang semakin pesat di bidang industri menyebabkan adanya peningkatan penggunaan alat-alat industri. Penggunaan alat-alat industri dalam jangka waktu lama mengakibatkankan timbulnya kerusakan atau cacat berupa korosi, terjadinya kebocoran, dislokasi, dan lain-lain. Cacat merupakan suatu kerusakan yang mengganggu atau merugikan pada suatu struktur tertentu selama masa penggunaannya (De Belie, 2008). Diperlukan langkah preventif untuk mengetahui kondisi alat-alat
industri tersebut, sehingga dapat mengetahui cacat apa yang terjadi akibat penggunaan dalam jangka waktu yang lama.
Kecacatan fisik yang berada di dalam benda padat tentu saja tidak dapat diketahui dari penglihatan secara langsung sehingga perlu dilakukannya sebuah inspeksi dari suatu benda untuk melihat ada atau tidaknya kecacatan yang terjadi di dalam benda padat (Charles, 2003). Pendeteksian cacat dan perbaikan yang tepat pada mikro cacat adalah hal-hal yang perlu dilakukan untuk mencegah terjadinya major cacat dan memastikan
keselamatan dari keseluruhan komponen struktural (Wan KT, 2007). Pendeteksian cacat ini dapat diketahui dengan melakukan inspeksi pada benda atau material tersebut. Inspeksi yang dilakukan di bidang industri tanpa merusak benda padat yang di inspeksi disebut Non-Destructive Testing (NDT).
NDT digunakan terutama dalam dunia industri untuk mendeteksi kecacatan, retak, dan rongga dalam bahan yang digunakan dalam berbagai struktur dengan material yang berbeda-beda jenis (Subiyanto, 2012). Pada umumnya
Non-Destructive Testing memiliki berbagai
macam metode yaitu Ultrasonic test,
penetrant test, radiography test, magnetic test, eddy current test (Sarjito dan
hartono, 2007). Salah satu metode yang digunakan adalah Non-Destructive
Testing Ultrasonic Test (NDT-UT).
NDT-UT merupakan pengujian yang dirasa aman untuk digunakan pada berbagai jenis material benda dan dapat menjangkau internal benda yang diuji (Ludwig, 1989). Prinsip kerja metode
Ultrasonic Test adalah memasukan
gelombang suara kedalam spesimen uji dengan cara menggetarkan setiap partikelnya.Propagasi sinyal pantul tersebut memberikan informasi tentang lokasi cacat atau retakan yang ada di dalam material (Michael, 2002).
Terdapat beberapa penelitian terdahulu menggunakan metode NDT-UT baik nasional maupun internasional. Berdasarkan penelitian-penelitian terdahulu ini maka dibutuhkan suatu metode yang dapat menganalisis sinyal keluaran dari NDT-UT dalam bentuk citra tersebut yang dapat menentukan letak dan bentuk dari cacat tersebut untuk memudahkan kerja di lapangan.
Citra merupakan gambaran yang terekam oleh kamera atau oleh sensor. Fungsi dari citra adalah model matematika yang sering digunakan semua fungsi analisis yang digunakan untuk mempertimbangkan citra sebagai fungsi
dengan dua variabel (Prasetyo, 2011). Pengolahan citra dilakukan dengan cara mentransformasikan signal masukan yang berupa citra menjadi hasil keluaran berupa citra pula, baik dalam bentuk sinusiodal, histogram, ataupun citra termografi. Pengolahan citra ini bertujuan untuk memperbaiki kualitas citra masukan dengan menggunakan informasi yang ada dan mengekstraksi suatu citra menggunakan besaran-besaran yang ada, sehingga dihasilkan citra keluaran yang diinginkan dalam bentuk yang lebih bagus. Salah satu metode pemrosesan sinyal digital diterapkan untuk memperoleh karakteristik cacat dari sinyal pantul ultrasonik yaitu metode
Simulink-Matlab Mathematica. Teknik ini
dapat menyelesaikan simulasi sistem dinamis dengan persamaan diferensial dan dapat merancang model dengan menggunakan properti Simulink-Matlab
Mathematica. Simulink-Matlab
Mathematica dilengkapi dengan
contoh-contoh sistem fungsi. Sistem fungsi menyediakan mekanisme yang kuat untuk memperluas kemampuan Simulasi.
Pengolahan sinyal NDT-UT dalam bentuk citra menggunakan
Simulink-Matlab Mathematica ini diharapkan dapat
menghemat biaya produksi yang jika menggunakan inspeksi phased-array
membutuhkan biaya yang sangat mahal dan alat yang jumlahnya tidak banyak, serta sedikitnya inspektor yang dapat mengoperasikan alat ini. Hal ini yang membuat penulis tertarik untuk melakukan penelitian dengan Judul Analisis Sinyal Ultrasonic Non-Destructive Testinguntuk Deteksi Cacat
pada Material Berbasis Metode Komputasi Simulink Matlab-Mathematica.
Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis, merekontruksi, dan membandingkan sinyal pantul hasil NDT-UT dengan hasil menggunakan program
ini dibatasi dengan menggunakan data sekunder hasil NDT-UT yang sudah ada.
Cacat (defect) pada struktur dapat bertindak sebagai awal keretakan. Cacat terjadi kemungkinan besar selama proses pertumbuhan kristal atau pada proses heat
treatment (perlakuan panas). Cacat ini
dibedakan menjadi cacat titik, cacat garis, cacat bidang, dan cacat ruang. Cacat yang terjadi pada logam menyebabkan kerusakan pada struktur logam. Kerusakan ini menyebabkan menurunnya sifat mekanik logam (Kencanawati, 2017).
Non-Destructive Testing (NDT)
adalahmetode pengujian suatu material untuk menilai karakteristik komponen tanpa mengubah atau menghancurkan struktur material uji. Non-Destructive
Testing sangat penting dalam pengujian
material. Pengujian ini dapat membuktikan adanya cacat pada letak yang tersembunyi
(Mgonja,2017).Non-Destructive Testing menggunakan
transmisi gelombang suara frekuensi tinggi pada suatu material untuk mendeteksi cacat dan menentukan lokasi cacat tersebut pada suatu material.
Umumnya Non-Destructive Testing memiliki berbagai macam metode yaitu
Ultrasonic test, Penetrant test,
Radiography test, Magnetic test, dan
Eddy current test (Sarjito dan
hartono,2007) . Namun penelitian ini menggunakan data sekunder dari metode
Ultrasonic test.Ultrasonic Testing adalah
teknik pemeriksaan yang digunakan untuk menguji bermacam-macam produk logam dan logam seperti sambungan las, benda tempa, benda cor, lembaran tipis, tabung, plastik, dan keramik.Prinsip kerjanya adalah gelombang penerima yang berupa perangkat elektronik menghasilkan tegangan tinggi dan membuat tranduser menghasilkan frekuensi tinggi dan gelombang ultrasonik. Gelombang ultrasonik masuk ke dalam bahan dan dipantulkan kembali menuju tranduser sebelum akhirnya
perambatan gelombang ini ditampilkan pada display. Jika terdapat diskontinuitas maka gelombang akan dipantulkan kembali dan ditampilkan pada display berupa citra.
Citra juga merupakan gambaran yang terekam oleh kamera atau oleh sensor. Fungsi dari citra adalah model matematika yang sering digunakan semua fungsi analisis yang digunakan untuk mempertimbangkan citra sebagai fungsi dengan dua variabel (Prasetyo, 2011). Secara teori, citra terbagi menjadi tiga jenis yaitu citra berwarna, citra grayscale, dan citra biner. Citra berwarna yaitu citra yang memiliki nilai piksel dan dapat merepresentasikan warna tertentu. Citra berwarna terdiri dari tiga matriks yang mewakili nilai-nilai merah (R), hijau (G), dan biru (B). Semakin merah warna yang dihasilkan maka semakin tinggi temperatur tersebut, dan sebaliknya semakin rendah temperatur yang ditunjukkan maka semakin biru warna yang dihasilkan.Pengolahan citra merupakan suatu proses dengan masukan berupa citra dan hasilnya juga berupa citra. Hasil yang didapat dari penelitian menggunakan NDT-UT pada material berupa citra digital yang diolah menggunakan Simulink-Matlab Mathematica.
Matlab merupakan suatu bahasa
pemograman yang bisa membantu memecahkan berbagai masalah matematis yang kerap ditemui dalam bidang teknis.
Matlab mengintegrasi komputasi,
visualisasi, dan pemrograman dalam suatu model yang sangat mudah untuk dipakai dimana masalah-masalah dan penyelesaiannya dieksresikan dalam notasi familiar. Salah satu toolbox untuk aplikasi pada matlab adalah simulink.
Simulink adalah suatu program visual
yang dirancang untuk membuat sistem pemodelan intuitif yang memberikan cara untuk memecahkan persamaan secara numerik menggunakan grafis, dari pada menggunakan kode (Peasley, 2018).
Analisis sinyal pada Simulink-Matlab menggunakan filter FFT sehingga dihasilkan bentuk gelumbang, spektrum gelombang, dan citra termografi.
WolframMathematica memiliki
spesifikasi untuk numerikal, aljabar, grafik, dan berbagai bentuk lainnya. Konsep dari Wolfram Mathematica
adalah membuat satu atau semua sistem dapat menangani berbagai aspek dari teknik komputasi secara koheren dan terpadu. Sehingga dapat memanipulasi berbagai objek yang ada pada teknik komputasi hanya dengan menggunakan sedikit dasar primitif (Wolfram, 2003). Sehingga Wolfram Mathematica dapat digunakan untuk menganalisis citra. Untuk menghilangkan noise yang ada pada citra digunakan filter Gaussian. METODE PENELITIAN
Metode penelitian dilakukan secara komputasi menggunakan perangkat lunak
Matlab dengan program pemodelan Mathematica-Simulink.Alat dan bahan
yang digunakan dalam penelitian untuk menganalisis sinyal ultrasonic
non-destructive testing, yaitu Leptop Hp
100-1441TU, Perangkat lunak Matlab-Simulink, Wolfram Mathematica, dan
Sinyal Ultrasonic Non-Destructive Testing(data sekunder).
Flowchart penelitian analisis sinyal NDT-UT, yaitu :
alur pemograman yang dilakukan. Data masukan berupa data sinyal NDT-UT dari eksperimen yang kemudian dianalisis menggunakan Matlab
Simulink-Mathematica sehingga menghasilkan
bentuk gelombang dan citra termografi yang akhirnya disempurnakan menggunakan Mathematica untuk mendapatkan hasil berupa 3D.
Prosedur penelitian ini adalah sebagai berikut.
Data-data yang digunakan pada penelitian yaitu sampel 1 (data eksperimen dengan menggunakan samapel yang dimodifikassi sedemikan rupa, sampel 2 (ruang hitam kosong yang digambarkan dalam visual zoom berbentuk 3D), sampel 3 (plat material baja yang memiliki permukaan dengan cacat yang tidak beraturan), dan sampel 4 (bentuk cacat yang dimodifikasi dengan retak berbentuk gelombang).
Program yang digunakan untuk menganalisis sinyal Ultrasonic
Non-Destructive Testing untuk pendeteksian
cacat adalah Mathematica-Simulink.
Salah satu fungsi pada
Mathematica-Simulink adalah merencanakan
permukaan 3D secara parametrik.
Diagram sistem Matlab
Simulink-Mathematicaadalah sebagai berikut.
DesainSimulink ditransformasikan
menjadi Mathematica melalui program
Mathematica-Simulink dengan grafis
Mathematica yang dimodifikasi.
Program Mathematica-Simulink
dinamis berbasis Simulink dengan model yang dibangun melalui langkah sirkuit analog. Loop kontrol untuk sinyal keluaran NDT-UT pendeteksian cacat sebagai berikut.
Sampel 1, sampel 2, dan sampel 3 merupakan data hasil eksperimen menggunakan NDT-UT. Data tersebut kemudian akan diproses melalui FFT sehingga bertransformasi menghasilkan keluaran berupa bentuk gelombang, distribusi spektrum, dan citra termografi. Dari hasil tersebut kemudian akan dianalisis menggunakan program
Mathematica sehingga dihasilkan
tampilan 3D. Program yang telah dibuat divalidasi untuk melihat keakuratan dan persentase kesalahan dari literatur hasil eksperimen dengan membandingkan pengaruh impedansi dari udara dan baja terhadap bentuk sinusiodal dari sampel-sampel yang digunakan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data sekunder yang digunakan pada penelitian ini diambil dari data hasil eksperimen pendeteksian cacat pada material baja menggunakan NDT-UT. Data tersebut berupa data hasil pembacaan dari osiloskop yang mempunyai panjang data 4000 dengan
frekuensi sampling 100 MHz. Data Sekunder ini ditetapkan sebagai sampel 1 pada penelitian ini.
Gelombang pertama yang muncul adalah getaran ultrasonik pada permukaan. Berikutnya disusul gelombang pantul 1,2, dan 3. Dari gelombang pantul pertama ke pantulan ke-2 dan ke-3 gelombang mengalami atenuasi sebesar 20% dari sinyal tersebut. Energi frekuensi muncul pada frekuensi 4.42 MHz(Subiyanto,2012).Berdasarkan hasil ekseperimen tersebut didapat bentuk gelombang seperti :
Besarnya amplitudo gelombang pada permukaan sebelum mengenai permukaan cacat adalah 1 a.u. Setelah melewati celah cacat yang berukuran 5 µm, terlihat adanya penurunan amplitudo dari 1 a.u menjadi 0.55 a.u. Penurunan ini dikarenakan hanya sebagian energi dari gelombang yang dipantulkan kembali dari permukaan cacat. Jika terdapat diskuntinuitas maka gelombang akan dipantulkan kembali dan ditampilkan pada display(Pitalokha, dkk. 2016).
Bentuk gelombang tersebut kemudian diproses menggunakan Fast
Transform(FFT) digunakan untuk mentransformasikan sinyal dari domain waktu menjadi sinyal berbentuk frekuensi. FFT mampu menunjukkan kandungan frekuensi yang terkandung di dalam sinyal dan menunjukkan berapa banyak komponen frekuensi di dalam sinyal (Radiana, 2008). Sehingga dihasilkan distribusi frekuensi sampel 1 sebagai berikut.
Gambar tersebut memperlihatkan sebaran spektrum daya pada sampel 1, sehingga terlihat adanya penurunan spektrum daya dari 25 dB menjadi antara -20 dB sampai -75 dB. Penurunan ini terjadi pada saat gelombang setelah mengenai permukaan cacat pada sampel 1, spektrum daya tertinggi yang dihasilkan sebesar 25 dB. Pengolahan citra bertujuan untuk memperbaiki kualitas citra agar mudah diinterprestasikan oleh manusia atau komputer (Yahya, 2011).
Pada metode domain frekuensi, teknik pemrosesannya berdasarkan pada transformasi Fourier menggunakan FFT terhadap nilai pixel berupa grafik histogram citra termografi. Histogram citra adalah grafik yang menggambarkan penyebaran nilai-nilai intensitas pixeldari suatu citra atau bagaian tertentu dalam citra .
Gambar ini menunjukkan adanya sebaran warna pada citra termografi yang dihasilkan. Citra termografi ini menampilkan citra berwarna dari sampel 1 yang digunakan. Pada citra berwarna, setiap titik mempunyai warna yang spesifik yang merupakan kombinasi dari 3 warna dasar, masing-masing warna diarahkan ke salah satu Standard hardware tertentu (RGB, CMY, YIQ)
atau aplikasi pengolahan citra (Kusnaidi, 2011). Bersarkan hubungan color map dengan temperatur citra Termografi menunjukkan sebaran temperatur seusai dengan kombinasi warna yang ada. Warna merah pada citra termografi menunjukkan tingkat temperatur paling tinggi (35.7oC-37.1oC). warna kuning menunjukkan temperatur 34.1oC-35oC. warna hijau menunjukkan temperatur antara 31.5oC-34.1oC. Sedangkan warna biru menunjukkan temperatur antara 28.5oC-30.5oC. Berdasarkan sebaran temperatur tersebut terlihat adanya sebaran temperatur yang teratur pada citra termografi tersebut. Terlihat warna merah pada celah citra termografi yang menunjukkan temperatur tertinggi, sehingga terindikasi adanya cacat pada daerah tersebut yang disebabkan adanya perbedaan ketebalan pada daerah itu. Hal ini sesuai dengan bentuk dari sampel 1 yang memiliki celah kosong ditengahnya. Selain itu adanya penurunan amplitudo yang cukup signifikan terlihat pada posisi antara -25 piksel sampai -20 piksel.
Dengan menggunakan bentuk gelombang sampel 1, dilakukan analisis pada sampel 2 yang bentuk cacat berupa ruang hitam yang kosong digambarkan dalam visual zoomseperti balok untuk 3D tetapi menggunakan garis dalam 1D dan sekeping papan 2D. Kemudian dilakukan pengolahan menggunakan
Simulink-Matlab, sehingga dihasilkan citra
termografi seperti yang ditunjukkan seperti berikut ini.
Gambar tersebut memperlihatkan adanya cukup banyak sebaran warna merah pada citra termografi yang dihasilkan. Citra warna yang dihasilkan pada citra termografi ini memiliki sebaran warna merah, hijau, kuning, dan biru yang sangat teratur. Masing-masing warna memiliki tingkat temperatur yang berbeda, hal ini tergantung dari ketebalan pada benda tersebut. Warna merah menunjukkan temperatur yang sangat tinggi, sehingga mengindikasi adanya cacat pada benda tersebut. Hal ini sesuai dengan bentuk dari sampe 2 yang digunakan, dikarenakan sampel 2 memiliki bentuk cacat berupa ruang hitam yang kosong digambarkan dalam visual zoomseperti balok untuk 3D tetapi menggunakan garis dalam 1D dan sekeping papan 2D. Selain itu terlihat adanya penurunan amplitudo pada posisi antara -25 piksel sampai -20 piksel.
Dengan menggunakan bentuk gelombang sampel 1, dilakukan analisis pada sampel 3 dengan bentuk cacatberupa permukaan yang tidak teratur. Hasil dari analisis matlab-simulink pada sampel 3 ini diperoleh tampilan dalam bentuk termografi seperti berikut ini.
Gambar tersebut memperlihatkan adanya sebaran warna RGB yang tidak teratur citra termografi yang dihasilkan. Terlihat sebaran warna merah yang menunjukkan tingkat temperatur yang tinggi dan diindikasi adanya cacat pada daerah tersebut. Hal ini sesuai dengan bentuk dari Sampel 3 yang digunakan bentuk cacat permukaan yang tidak teratur. Selain itu terliaht adanya penurunan amplitudo gelombang akibat mengenai permukaan cacat pada sampel 3. Penurunan yang sangat signifikan terlihat pada posisi antara -25 piksel sampai -20 piksel.
Dengan menggunakan bentuk gelombang sampel 1, dilakukan analisis pada sampel 4 dengan bentuk cacat yang berupa retakan berbentuk gelombang. Hasil dari analisis matlab-simulink pada sampel 4 ini diperoleh tampilan dalam bentuk termografi seperti berikut ini.
Gambar tersebut memperlihatkan adanya sebaran warna RGB pada citra termografi yang dihasilkan. Bentuk dari citra termografi ini terlihat cukup teratur dengan warna merah terlihat mengeliling beberapa bagian tertentu. Berarti terdapat temperatur tinggi pada bagian-bagian tertentu yang terindikasi adanya cacat pada daerah tersebut. Hal ini sesuai dengan bentuk dari sampel 4 berupa retakan berbentuk gelombang. Selain itu adanya penurunan amplitudo dibeberapa bagian sampel diakibatkan gelombang yang mengenai permukaan cacat, sehingga menghasilkan citra terang gelap
sesuai dengan bentuk dari cacat yang digunakan.
Berdasarkan hasil eksperimen dari pendeteksian cacat pada material menggunakan NDT-UT yang kemudian dianalisis dengan menggunakan program
Simulink-Matlab sehingga dihasilkan
tampilan citra dalam bentuk termografi dari masing-masing sampel. Citra termografi inilah yang pada akhirnya diolah kembali menggunakan program
Wolfram Mathematica sehingga
menghasilkan tampilan 3D. Pengolahan citra mempunyai memperbaiki kualitas citra yang dihasilkan dengan menginterprestasikan citra yang ada dan mengekstrasikan informasi yang ada melalui besaran-besaran data yang ada (Prasetyo, 2011).
Dengan menggunakan program
Wolfram Mathematica untuk
menganalisis citra masukan berupa citra termografi yang dihasilkan dari
Simulink-Matlab ini, sehingga dihasilkan
tampilan-tampilan 3D pada masing-masing sampel yang dapat dilihat pada gambar-gambar berikut ini.
Gambar tersebut memperlihatkan bentuk 3D dari sampel 1 berupa cacat dengan lengkungan dalam di tengah. Hal ini sesuai dengan bentuk cacat yang digunakan pada sampel 2. Namun hasil yang didapat memiliki kualitas yang tidak terlalu bagus, hal ini disebabkan frekuensi gelombang yang digunakan tidak teratur sehingga mempengaruhi hasil dari tampilan 3D.
Gambar tersebut memperlihatkan bentuk dari sampel 2 berupa balok. Hal ini sesuai dengan bentuk cacat berupa ruang hitam yang kosong digambarkan dalam visual zoomseperti balok untuk 3D tetapi menggunakan garis dalam 1D dan sekeping papan 2D.
Gambar tersebut menunjukkan tampilan 3D yang dihasilkan setelah diolah dengan menggunakan model
Simulink Matlab-Mathematica, sehingga
terlihat bentuk dari cacat yang terjadi. Namun tampilan 3D yang dihasilkan tidak terlalu jelas dikarenakan frekuensi gelombang yang digunakan tidak teratur dan komplek. Hal ini mengakibatkan hasil tampilan yang kurang begitu jelas.
Gambar 4.11 menunjukkan tampilan 3D yang dihasilkan setelah diolah dengan
menggunakan Simulink Matlab-Mathematica. Sehingga terlihat bentuk
dari cacat yang terjadi. Namun dikarenakan sampel 4 menggunakan frekuensi yang tidak teratur dengan bentuk cacat berupa gelombang melingkar, menyebabkan kualitas dari tampilan 3D yang tidak begitu jelas.
Berdasarkan bentuk gelombang pantul yang dihasilkan dari eksperimen menggunakan NDT-UT dihasilkan gelombang pantul pertama sebagai berikut.
Gambar tersebut menunjukkan ketinggian maksimum pada posisi A1 adalah 1 a.u, sedangkan pada posisi S1 dihasilkan ketinggian maksimumnya sebesar 0.55a.u. adanya penurunan amplitudo dari initial entry ke backwall
echo, hal ini disebabkan adanya indikasi
ccat yang terjadi pada daerah tersebut. Sesuai dengan prinsip kerja dari
ultrasonic testing yaitu penurunan
frekuensi gelombang akibat adanya diskontinuitas yang terjadi pada bahan (Pitalokha, dkk. 2016).Kemudian dibandingkan dengan hasil dari
Simulink-Matlab seperti yang terlihat pada gambar
berikut ini.
Gambar tersebut merupakan bentuk gelombang hasil analisis menggunakan
Simulink-Matlab. Pada posisi A1 terlihat
ketinggian maksimum yang dihasilkan mendekati 1 a.u yaitu 0.9 a.u, sedangkan pada posisi S1 terlihat ketinggian maksimum yang dihasilkan 0.5 a.u. sehingga terdapat penurunan amplitudo yang terlihat pada gelombang pantul yang dihasilkan. Hal ini disebabkan adanya diskontinuitas atau cacat pada material sampel yang digunakan.
Berdasarkan gambar tersebut terlihat adanya kesamaan bentuk gelombang pada A1 dan S1 yang dihasilkan dari eksperimen dan hasil analisis menggunakan Simulink-Matlab. Pada posisi A1 yang merupakan keadaan yang dinamakan initial entry, hasil dari eksperimen dihasilkan ketinggian maksimum sebesar 1 a.u, sedangkan ketinggian maksimum yang dihasilkan dari analisis menggunakan
Simulink-Matlab yaitu 0.9 a.u. Sehingga dapat
disimpulkan tingkat kesamaan dari gelombang pantul yang dihasilkan adalah 90%, dengan persentase ketidaksamaan sebesar 10%.
Selain itu Validasi untuk penelitian ini dilakukan dengan melihat perbandingan dari bentuk sinusiodal dari hasil NDT-UT pada masing-masing sampel terhadap udara dan baja. Diketahui terdapat perbedaan impedansi dari udara dan baja, baja memiliki impedansi sebesar 46.1 x 106 kg/m2s. Sedangkan udara memiliki impedansi sebesar 413 kg/m2s (Hijazi, Ultrasonic Testing). Impedansi akustik dibutuhkan dalam penentuan transmisi akustik dan refleksi batas dua bahan yang memiliki impedansi akustik yang berbeda, rancangan tranduser ultrasonik, dan penilaian penyerapan suara dalam suatu media m2s (Hijazi, Ultrasonic Testing).
Gambar (a) merupakan tampilan sinusiodal dari sampel 1 dengan cacat yang dimodifikasi sedemikian rupa membentuk huruf, terlihat besar ketinggian maksimum gelombang di udara sebesar 450 volt, sedangkan besar ketinggian maksimum gelombang di baja sebesar 350 volt. Sehingga presentase tingkat ketidaksamaan adalah 22.22%. Gambar (b) merupakan tampilan sinusiodal dari sampel 2 dengan cacat berupa ruang hitam kosong yang digambarkan dalam visual zoom
berbentuk 3D. terlihat besar ketinggian maksimum gelombang di udara sebesar 400 volt, sedangkan besar ketinggian maksimum gelombang di baja sebesar 400 volt. Sehingga presentase tingkat ketidaksamaan adalah 0%. Gambar (c) merupakan tampilan sinusiodal dari sampel 3 berupa plat material baja yang memiliki permukaan dengan cacat yang tidak beraturan, terlihat besar ketinggian maksimum gelombang di udara sebesar 2.6 a.u, sedangkan besar ketinggian
maksimum gelombang di baja sebesar 1.1 a.u. Sehingga presentase tingkat ketidaksamaan adalah 42.11%. Gambar (d) merupakan tampilan sinusiodal dari sampel 4 bentuk cacat yang dimodifikasi dengan retak berbentuk gelombang, terlihat besar ketinggian maksimum gelombang di udara sebesar 25 dB, sedangkan besar ketinggian maksimum gelombang di baja sebesar 22 dB. Sehingga presentase tingkat ketidaksamaan adalah 12%.
Berdasarkan dari gambar-gambar tersebut dapat disimpulkan bahwa bentuk dari cacat yang digunakan mempengaruhi besar dari prentasi kesalahan yang terjadi. Semakin kompleks bentuk dari cacat yang terjadi membuat presentase tingkat ketidaksamaan yang terjadi semakin besar yaitu 42% dengan bentuk cacat yang tidak teratur di seluruh permukaan sampel. Demikin pula sebaliknya semakin tinggi tingkat keteraturan cacat yang digunakan semakin kecil prensentase ketidaksamaan yang terjadi yaitu 0%.
SIMPULAN
Berdasarkan penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Program Matlab–Simulink Mathe matica dapat menganalisis sinyal
keluaran yang dihasilkan dan ditampilkan pada layar CRT dari hasil eksperimen menggunakan Non-Destructive Testing Ultrasonic Test.
Terlihat adanya kesamaan bentuk gelombang, distribusi spektrum daya, dan citra termografi pada masing-masing sampel dengan bentuk sampel yang digunakan. Pada sampel 1 terjadi penurunan ketinggian maksimum gelombang yaitu dari 1 a.u menjadi 0.55 a.u. Hal ini juga terlihat pada distribusi frekuensi sinyal sampel 1 yang mengalami penurunan dari 25 dB menjadi -75 dB, yang diakibatkan adanya diskontinuitas yang terjadi pada sampel. Pada citra termografi (b)
(a)
terdabat sebaran RGB yang sesuai dengan bantuk dari cacat yang digunakan. Sebaran warna merah, hijau, dan menunjukkan tingkat temperatur yang terjadi pada permu-kaan benda tersebut. Warna merah menunjukkan tingkat temperatur yang tinggi yaitu 37.1oC yang mengindikasi adanya cacat pada daerah tersebut, yang disebabkan oleh perbedaan ketebalan dari permukaan sampel. 2. Program Matlab–Simulink Mathe
matica dapat merekontruksi kembali
dalam bentuk 3D menggunakan data hasil eksperimen pada sampel cacat yang digunakan sehingga terlihat bentuk dan posisi dari cacat tersebut. Hasil citra yang dihasilkan memiliki kualitas yang tidak begitu jelas bergantung pada bentuk dari frekuensi sampel cacat yang digunakan. Semakin komplek frekuensi yang digunakan maka dihasilkan citra yang kurang begitu jelas.
3. Hasil yang didapat dari sinyal keluaran menggunakan Non-Destructive Testing
Ultrasonic Test berupa gelombang
sinusiodal memiliki kesamaan dengan hasil dari analisis menggunakan pemodelan program Simulink-Matlab. Hasil eksperimen untuk ketinggian maksimum amplitudo pada intial entry sebesar 1 a.u sedangkan pada analisis
simulink-Matlab dihasilkan sebesar 0.9
a.u. Dan hasil eksperimen untuk ketinggian maksimum amplitudo pada
backwall echo sebesar 0.55 a.u,
sedangkan untuk hasil analisis
Simulink-Matlab dihasilkan amplitudo
sebesar 0.5 a.u. Sehingga presentase ketidaksamaan dari gelombang pantul yang dihasilkan sebesar 10%.
4. Validasi yang dilakukan dengan membandingkan bentuk keluaran sinusiodal dari NDT-UT masing-masing sampel terhadap udara dan baja dengan adanya perbedaan impedansi dari baja dan udara. Bentuk dari cacat yang digunakan
mempengaruhi besar dari presentasi kesalahan yang terjadi. Semakin kompleks bentuk dari cacat yang terjadi membuat presentase ketidaksamaan yang terjadi sebamakin besar yaitu 42% dengan bentuk cacat yang tidak teratur di seluruh permukaan sampel. Sebaliknya semakin tinggi keteraturan cacat yang digunakan semakin kecil presentase ketidaksamaan yang terjadi yaitu 0%. DAFTAR RUJUKAN
Adhi Kusnaidi. 2011. Identifikasi Objek Berdasarkan Citra Warna Menggunakan MATLAB. Program Studi Teknik Informatika. Fakultas Teknik, Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Indraprasta PGRI.
Charles, Hellier J. 2003. Handbook of Nondestructive Elevation, The MC Graw Hill Companies, Manufactured in the United States of America, Vol.0-07-028121-1.
Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati. 2017. Diktat Mata Kuliah Metalurgi.Program Studi Teknik Mesin. Fakultas Teknik. Universitas Udayana.
De Belie N, De Muynck W. 2008. Crack repair in concrete using biodeposition,International conference on concrete repair,
rehabilitation and
retrofitting.Cape Town. South Africa.
E. Prasetyo. 2011. Pengolahan Citra Digital dan Aplikasinya menggunakan Matlab. Penerbit ANDI. Yoyakarta.
Kurnia Yahya dan Melita. 2011. Aplikasi Kompresi Citra Digitas Menggunakan Teknik JPEG dengan Fungsi GUI pada MATLAB. Jurnal Teknika. L Subiyanto dan Sardjono T. 2012.,
Deteksi Cacat Pada Material Baja Menggunakan Ultrasonik Non-Destructive Testing Dengan Metode Continuous Wavelet Transform.Seminar Nasional Teknologi Informasi Komunikasi Terapan. ITS., Surabaya.
Ludwig, R. dan Roberti, D. 1989. A Nondestructive Ultrasonik Imaging Sistem for Detection of Flaws in Metal Blocks, IEEE
Transactions On Instrumentation and Measurement Vol. 38 No. 1.
Worcester.
Michael, B. 2002. Basic Prinsiples of Ultrasonic Testing Krautkramer Ultrasonic System. Agfa NDT GmbH, Hürth. Germany.
Peasley, Eric. 2018. An Intoduction to Using Simulink, Department of
Engineering Science. University of Oxford.
Radiana, S.G. 2008. Discrete Fourier
Transform Menjadi Fast Fourier
Transform. Jurusan Teknik
Elektro. UGM. Yogyakarta. Renie Adinda Pitalokha dkk, 2016,
Inspeksi Cacat (Diskontinuitas) pada Material dengan Menggunakan Uji Ultrasonik dan Uji Radiografi. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Padjajaran.
Sarjito Jokosisworo, Yudo Hartono. 2007., Proses Pengujian Tidak Merusak. Program Studi Teknik Perkapalan. Fakultas Teknik. Universitas Diponegoro.
Wan KT, Leung CKY. 2007. Fiber Optic Sensor for the Monitoring of Mixed Mode Cracks in Structures. Sens Actuators. Wolfram, S. 2003. Mathematica Book 5th
