KARAKTERISASI TINGKAT GETARAN LATAR RUANGAN
KALIBRASI VIBRATION METER
Ninuk Ragil Prasasti, Denny Hermawanto
Pusat Penelitian Metrologi – LIPI
Kompleks PUSPIPTEK Gedung 420, Setu, Tangerang Selatan, 15314 ninuk@kim.lipi.go.id
INTISARI
Ruangan yang dipergunakan sebagai sebuah laboratorium kalibrasi harus memenuhi persyaratan kondisi lingkungan yang bisa berpengaruh kepada hasil pengukuran dan salah satu parameternya adalah getaran latar ruangan. Pada makalah ini dijelaskan mengenai proses pengukuran getaran latar di ruangan yang akan digunakan untuk laboratorium kalibrasi vibration meter. Getaran diukur menggunakan accelerometer Endevco tipe 7703A-1000 sedangkan frekuensi dan magnitude getaran dianalisa menggunakan FFT dengan instrument PULSE Analyzer. Dari hasil analisis didapatkan frekuensi getaran latar di ruangan yang diamati adalah 9 Hz dengan magnitude sebesar 42,974 nm/s2.
Kata Kunci: getaran, accelerometer, voltage sensitivity ABSTRAK
A room used for calibration laboratory should satisfy environmental condition which may affect the measurement result, and background vibration is one of the environmental parameter. This paper presents the measurement of background vibration in a room which will be used for calibration of vibration meter. The vibration is measured by using B&K 8305 accelerometer while vibration frequency and magnitude is analyzed by FFT utilizing PULSE Analyzer instrument. From the analysis obtained that the background vibration is occur at 9 Hz with magnitude 42,974 nm/s2.
Keyword: vibration, accelerometer, voltage sensitivity
1. PENDAHULUAN
Pada ISO/IEC 17025 tentang persyaratan umum kompetensi laboratorium pengujian dan laboratorium kalibrasi terdapat persyataan teknis pada kausul 5.3 mengenai kondisi akomodasi dan kondisi lingkungan yang menjelaskan bahwa fasilitas laboratorium untuk pengujian dan/atau kalibrasi, termasuk (tetapi tidak terbatas pada) sumber energi, kondisi penerangan dan lingkungan, harus sedemikian rupa sehingga mampu memfasilitasi kebenaran unjuk kerja pengujian dan/atau kalibrasi. Laboratorium harus memastikan kondisi lingkungan tidak mengakibatkan ketidakabsahan hasil atau berpengaruh buruk pada mutu setiap pengukuran yang dipersyaratkan[1]. Salah satu yang menjadi perhatian khusus dari kondisi lingkungan laboratorium adalah tingkat getaran
latar. Suatu ruangan yang digunakan untuk laboratorium perlu dilakukan karakterisasi tingkat getaran latar ruangan tersebut. Ruangan 3015 yang berada di Pusat Penelitian Metrologi - LIPI akan digunakan sebagai laboratorium kalibrasi vibration meter. Oleh karena itu dilakukan karakterisasi tingkat getaran latar ruangan tersebut untuk mengetahui apabila ada getaran latar yang mungkin dapat berpengaruh pada proses kalibrasi vibration
meter.
2. DASAR TEORI
Setiap gerak yang berulang dalam selang waktu yang sama disebut gerak periodik. Jika suatu partikel dalam gerak periodik bergerak bolak-balik melalui lintasan yang sama, geraknya disebut gerak oslilasi. Getaran adalah gerak osilasi suatu benda terhadap suatu titik setimbang. Waktu yang ditempuh untuk melakukan satu getaran disebut perioda (T). Sedangkan jumlah getaran yang terjadi tiap detik disebut frekuensi (f). Getaran tanah (ground vibration) adalah gelombang yang bergerak di dalam tanah disebabkan oleh adanya sumber energi. Sumber energi tersebut dapat berasal dari alam, seperti gempa bumi atau adanya aktivitas manusia maupun ledakan[2][3]. Bentuk getaran periodik yang paling sederhana pada umumnya adalah gerak harmonik[4]. Gerak harmonik sering juga dinyatakan sebagai proyeksi suatu titik yang bergerak melingkar yang mempunyai kecepatan tetap pada suatu garis lurus dengan kecepatan sudut sebesar , dengan perpindahan sepanjang x seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1[5].
Gambar 1. Getaran periodik sederhana (gerak harmonik) Simpangan getaran atau displacement dapat dihitung melalui persamaan
Kecepatan getaran atau velocity dapat dihitung dari turunan pertama persamaan simpangan getaran melalui persamaan
... 2
Percepatan getaran atau acceleration dapat dihitung dari dari turunan pertama persamaan kecepatan atau turunan kedua persamaan simpangan melalui persamaan
... 3
Sebuah transducer didefinisikan secara umum sebagai sebuah alat yang mengubah suatu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain. Accelerometer adalah sebuah
tranducer yang mengubah percepatan mekanik menjadi sebuah sinyal listrik[6]. Sinyal listrik tersebut dapat berupa voltage, current, atau charge value[7]. Accelerometer merupakan sebuah sistem yang terdiri dari massa, pegas, dan peredam[8]. Sensitivitas
accelerometer didefinisikan sebagai perbandingan antara keluaran sinyal listrik dengan
masukan percepatan mekanik. Berdasarkan keluaran sinyalnya, ada 2 sensitivitas
accelerometer yang dapat diketahui, yaitu charge sensitivity dan voltage sensitivity.
Charge sensitivity Sqa dari sebuah piezoelectric accelerometer di kalibrasi per satuan unit percepatan dengan menggunakan persamaan 4.
...……….. 4
Begitu juga dengan voltage sensitivity Sva dari sebuah piezoelectric accelerometer di kalibrasi per satuan unit percepatan dengan menggunakan persamaan 5[9].
………...…….. 5
3. METODA PENGUKURAN
Pengukuran getaran latar dilakukan di ruangan 3015 yang berada di Pusat Penelitian Metrologi - LIPI. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan accelerometer Endevco tipe 7703A-1000 dimana keluaran dari accelerometer ini dihubungkan dengan
conditioning amplifier B & K tipe 2692. Kemudian keluaran dari conditioning amplifier
dihubungkan dengan PULSE voltmeter dan komputer seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Konfigurasi Pengukuran Background Vibration
Untuk mengukur getaran latar, accelerometer diletakkan di lantai. Pengukuran dilakukan sebanyak 3 set, setiap set terdiri dari 3 kali pengukuran. Set yang pertama accelerometer di letakkan pada posisi A, set yang kedua accelerometer di letakkan pada posisi B. Set pertama dan kedua dilakukan tanpa menggunakan pendingin ruangan atau air conditioner. Set yang ketiga accelerometer di letakkan pada posisi C dan dilakukan menggunakan pendingin ruangan. Getaran yang terukur oleh accelerometer di ubah dari energi mekanik menjadi energi listrik. Sinyal listrik dari accelerometer kemudian dikuatkan oleh
conditioning amplifier. Tegangan keluaran dari conditioning amplifier diukur oleh PULSE voltmeter dan ditampilkan pada FFT Analyzer di komputer. Apabila tegangan keluaran
dari conditioning amplifier adalah Vout, dan sensitivitas dari accelerometer adalah Sacc maka percepatan getaran latar a dapat dihitung menggunakan persamaan:
... 6
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tegangan keluaran Vout dari conditioning amplifier yang terukur oleh Pulse
voltmeter di tampilkan pada FFT Analyzer seperti pada Gambar 3. Acceleromet Input 1 LAN-Bus Output 1 Cond.Am PULS Kompute
Gambar 3. Tampilan FFT Analyzer menunjukkan tegangan keluaran yang terukur Selanjutnya percepatan getaran latar a dihitung menggunakan persamaan 6 dan hasilnya ditampilkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Grafik Tingkat Getaran Latar Ruangan 3015 Puslit Metrologi – LIPI Gambar 4 menunjukkan hasil dari 3 set pengukuran yang telah dilakukan. Ketiga kurva menunjukkan trend yang sama yaitu percepatan getaran latar mengalami peningkatan mulai dari frekuensi 5 Hz dengan nilai rata-rata percepatan getaran latar sebesar 1,389 nm/s2kemudian beranjak naik pada frekuensi 6 Hz, 7 Hz, dan 8 Hz dengan nilai rata-rata percepatan getaran latar sebesar 2,115 nm/s2. Peningkatan yang tinggi terjadi pada frekuensi 9 Hz dengan nilai rata-rata percepatan getaran latar sebesar 42,974 nm/s2. Kemudian percepatan getaran latar mengalami penuruan mulai dari frekuensi 10 Hz
dengan nilai rata-rata percepatan getaran latar sebesar 4,325 nm/s2. Selanjutnya penurunan terus terjadi sampai dengan frekuensi 20 Hz dengan nilai rata-rata percepatan getaran latar sebesar 1,603 nm/s2.
5. KESIMPULAN
Dari hasil analisis getaran menggunakan FFT dapat diketahui getaran latar di ruangan 3015 Pusat Penelitian Metrologi – LIPI yaitu puncaknya terjadi pada frekuensi 9 Hz. Frekuensi getaran latar ini diluar rentang kalibrasi yang dilakukan yaitu dari frekuensi 20 sampai dengan 5000 Hz. Magnitude percepatan getaran latar yang terukur kecil sekali yaitu sebesar 42,974 nm/s2 dibandingkan dengan rentang magnitude percepatan getaran yang digunakan untuk kalibrasi yaitu sebesar 5,000 m/s2. Dengan nilai ini dapat disimpulkan bahwa getaran latar di ruangan 3015 Pusat Penelitian Metrologi – LIPI tidak mempengaruhi proses kalibrasi vibration meter.
6. UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada manajemen Puslit Metrologi-LIPI yang telah menyediakan fasilitas di laboratorium akustik dan getaran sehingga penelitian ini dapat dilaksanakan, juga kepada Bapak Achmad Suwandi dan Ibu Maharani yang telah memberikan dukungan dan masukan sehingga penelitian ini dapat diselesaikan.
7. DAFTAR PUSTAKA
[1] ISO/IEC 17025. 2008. Persyaratan Umum Kompetensi Laboratorium Pengujian dan
Laboratorium Kalibrasi.
[2] Maryura, R. M Taufik Toha dan Djuki Sudarmono. 2014. Kajian Pengurangan
Tingkat Getaran Tanah (Ground Vibration Level) Pada Operasi Peledakan Interburden B2-C Tambang Batubara Air Laya Pt. Bukit Asam (Persero), Tbk Tanjung Enim. Jurnal Ilmu Teknik. Volume 2 No 1. Universitas Sriwijaya.
Palembang.
[3] Fahlevi, Rendy. Budi Sulistianto dan Bustani Husn. 2012. Perangkat Lunak Analisis
Getaran Tanah Akibat Peledakan. Jurnal Teknologi Mineral. Vol XIX No 2. Institut
[4] BROCH, J.T. 1984. Mechanical Vibration and Shock. Brüel & Kjær. Nærum.Denmark.
[5] Suwandi, A. 2016. Pengukuran Getaran Lingkungan. Puslit Metrologi-LIPI.
[6] Endevco.2013. Practical understanding of key accelerometer specifications. Technical Papers TP 328.Meggitt. San Juan Capistrano.
[7] ISO 16063-21. 2003. Methods for the Calibration of Vibration and Shock Transducer.
Part 21-Vibration Calibration by Comparison to a Reference Transducer.
[8] Saad, S. Z. Ghemari. Herous L. and O.E. Hadjadj. 2007. Transducer (Accelerometer)
Modeling and Simulation. Asian Journal of Information Technology. Volume 6
Number 1. 54-57.
[9] Serridge, Mark and Torben R. Licht. 1987. Piezoelectric Accelerometer and Vibration
Preamplifier Handbook. K Larsen&Sen A/S. Denmark.
