KONSEP UMUM ALAT UKUR
Secara lazim konsep alat ukur dapat digambarkan dalam dua katagori pokok pertama operasi dan daya guna dilihat dari unsur-komponen fungsional metode alat ukur, dan kedua dilihat darai karakteristik statis dan dinamisnya.
Video alat-alat kimia mampu di lihat di link berikut : https://www.youtube.com/watch?v=vhOpIrUjdw0
Video alat-alat kimia mampu di lihat di link berikut : https://www.youtube.com/watch?v=vhOpIrUjdw0
Elemen-unsur fungsional suatu instrumen
Secara lazim instrumen berisikan susunan elemen-unsur fungsional yang mengandung semua fungsi dasar yang dianggap perlu untuk pertanda setiap instrumen, yaitu :
1. Elemen perasa utama (Primery Sensing Elemen) ialah bagian yang pertama kali menerima energi dari medium yang diukur dan menghasilkan keluaran yang sedikit banyaknya tergantung pada besaran yang diukur (“measurand”).
2. Elemen pengubah variabel (Variable Conversion Elemen) yakni bagian yang mengganti sinyal keluaran dari bagian perasa utama yang berupa variabel fisik seperti pergantian atau tegangan listrik ke variabel lain yang lebih sesuai tetapi tetap mengandung berita sinyal aslinya.
3. Elemen manipulasi variabel (Variable Manipulation Element) yakni elemen yang memanipulasi variabel yang dihasilkan oleh elemen pengubah variabel.Manipulasi disini diartikan secara khusus selaku suatu perubahannilai numerik yang mengikuti aturan tertentu, tetapi sifat fisik dari variabelnya tidak berubah. Misalnya sebuah penguat elektronika yang menerima sinyal tegangan kecil sebagai masukan dan menghasilkan sinyal keluaran yang tetap berupa tegangan namun beberapa kali lipat lebih besar dari masukannya.
4. Elemen transmisi data (Data Transmission Element) adalah elemen yang mentransmisikan data dari satu unsur ke elemen lainya jikalau unsur-komponen tersebut secara fisik terpisah.
5. Elemen penyaji data (Data Presentation Element) yaitu suatu bagian yang berfungsi untuk menghidangkan besaran yang diukur untuk tujuan pemonitoran, pengendalian, atau analisis. Dengan demikian info tersebut mesti dihidangkan dalam bentuk yang mampu diterima oleh salah satu indra manusia.
Klasifikasi instrumen berdasarkan operasinya
Berdasarkan operasinya instrumen dibedakan atas :
- Instrumen yang menggunakan prinsip metoda nol
- Instrumen yang memakai prinsip metoda defleksi
Pada instrumen jenis defleksi, besaran yang diukur menghasilkan imbas fisik yang memberi imbas yang serupa tapi bertentangan pada beberapa bab instrumen. Efek melawan ini bekerjasama erat dengan beberapa variabel (lazimnya pergeseran mekanis atau defleksi) yang secara langsung dapat ditangkap oleh indra insan. Efek melawan bertambah hingga keseimbangan tercapai, yang pada titik ini “defleksi” diukur dan nilai besaran yang diukur diperoleh dari sini. Gambar pengukur tekanan menunjukkan contoh instrumen jenis defleksi, alasannya gaya tekanan dari fluida menghasilkan gaya pegas melawan sebagai akibat ketidakseimbangan gaya pada batang piston (disebut sambungan penjumlahan gaya), yang menimbulkan defleksi pegas. Pada saat pegas menyimpang, gayanya bertambah. Kaprikornus keseimbangan akan tercapai pada suatu defleksi jikalau tekanan berada pada rentangan rancangan instrumen.
Gambar – Pengukur tekanan
Sebagai pola untuk konsep di atas ditinjau pengukur tekanan sederhana mirip pada gambar. Satu dai sekian interpretasi yang benar ialah sebagai berikut: Elemen utama yaitu piston, yang juga selaku unsur pengubah tekanan fluida (gaya persatuan luas) menjadi gaya resultan pada permukaan piston. Gaya ditransmisikan oleh batang piston ke pegas, yang mengbah gaya menjadi pergantian yang sepadan. Pergesaran batang piston ini diperbesar (manipulasi) oleh sambungan untuk memberi perpindahan jarum yang lebih besar. Jarum dan sekala menunjukan tekanan, jadi berfungsi menjadi penyuguhan data. Jika diinginkan penempatan pengukur yang berjauhan dengan sumber tekanan, sebuah tabung kecil mampu digunakan selaku elemen transmisi data.
Termometer jenis tekanan pada gambar cairan pada tabung bertindak sebagai elemen perasa utama dan pengubah variabel karena pergeseran temperatur mengakibatkan penambahan tekanan di dalam tabung yang disebabkan oleh pemuaian termal fluida. Tekanan ini ditransmisikan melalui pipa ke pengukur tekanan jenis Bourdon, yang mengubah tekanan menjadi pergantian. Pergeseran ini dimanifulasi oleh batang penyambung dan rda gigi untuk memberi gerakan jarum yang lebih besar. Skala dan jarum bertindak sebagai penyajian data.
Klasifikasi instrumen berdasarkan operasinya
Jenis instrumen lainnya yakni perlengkapan jenis nol yang berusaha menjaga defleksi pada nol dengan membuat imbas melawan yang tepat kepada imbas besaran yang diukur. Untuk maksud tersebut alat jenis ini memerlukan detektor ketidak-seimbangan dan alat untuk keseimbangan. Karena defleksi dibuat nol (idealnya) maka dibutuhkan wawasan penentuan nilai numerik yang tepat ihwal besarnya imbas melawan. Salah satu contoh instrumen yang melakukan pekerjaan menurut metode nol.
KARAKTERISTIK KERJA ALAT UKUR
Pasal-pasal berikut akan membicarakan komponen-bagian fungsional sebuah system pengukuran. Masih tersisa pertanyaan penting yang belum dijawab seperti seberapa jauh ketapatan suatu alat ukur dan system pengukuran bisa mengukur masukan yang dikehendaki, dan bagaimana alat ukur tersebut menolak masukan imitasi. Karateristik daya guna alat ukur secara garis besar, yaitu karakteristik statis dan dinamis. Secara lazim karakteristik statis juga mensugesti mutu pengukuran di bawah keadaan dinamis. Dalam kenyatannya persamaan-persamaan diferensial daya guna dinamis mengabaika pengaruh goresan kering, bolak balik (backlash), histerisis, sebaran statistik dan sebagainya, meskipun persamaan-persamaan tersebut memiliki imbas pada tingkah laku dinamis. Tentu saja pendekatan ini merupakan perkiraan, tetapi sungguh memiliki kegunaan.
KARAKETRISTIK STATIS
Dapat ditetapkan suatu criteria daya guna alat ukur yang memperlihatkan citra yang memiliki arti megenai kualitas pengukuran tanpa memperhatikan citra dinamis yang melibatkan persamaan diferensial. Dengan kata lain, karakteristik statis alat ukur adalah karateristik yag harus diamati bila alat tersebut dipakai untuk mengukur sebuah kondisi yang tidak berubah karena waktu atau cuma berubah secara lambat laun.
KALIBRASI
Kalibrasi mengacu kepada sebuah keadaan dimana semua masukan (yang diharapkan, yang mengusik, yang mengubah) kecuali satu masukan dipertahankan pada nilai tetap, Masukan yang dipelajari tersebut kemudian diubah-ubah sepanjang rentang nilai konstanta yang serupa, yang mengakibatkan nilai keluaran berubah sepanjang rentang nilai konstanta tertentu. Prosedur yang sama diulangi secara beragam sesuai dengan setiap masukan yang teliti menurut minat, sehingga mengembangkan satu kumpulan hubungan masukan-keluaran statis. Jumlah data yang sedikit dapat dihitung secara statistik untuk memeperoleh nilai spesifik dari suatu tes signifikansi. Hubungan masukan-keluaran harus disajikan dengan grafik yang menyatakan kondisi ketika relasi tersebut dibentuk. Curve fitting yang dibuat kelihatannya memegang peranan penting dalam menggambarkan korelasi masukan-keluaran alat ukur. Metode kuadrat terkecil dari suatu curve fitting digunakan untuk tujuan ini dalam penggunaaan yang luas.
Tidak mungkin melaksanakan kalibrasi sebuah alat ukur dengan ketepatan lebih besar dari persyaratan kalibrasi pembanding. Suatu aturan yang sering disertai ialah sebuah persyaratan kalibrasi yang paling sedikit mempunyai ketepatan 10 kali alat ukur yang dikalibrasi. Makara yakni amat penting bahwa orang yang melaksanakan kalibrasi alat ukur harus yakin bahwa patokan kalibrasi mempunyai ketepatan yang memadai selaku pembanding.
Pada penggunaan yang berkelanjutan, mungkin terjadi bahwa sehabis beberapa waktu alat ukur mengalami kesalahan nilai nol. Kaprikornus bagi semua jenis alat ukur kalibrasi angka nol dan jangka waktunya perlu dilakukan. Penting pula bagi pemakai untuk mengetahui bagaimana kalibrasi dijalankan.
KETELITIAN
Ketelitian juga diketahui selaku reproduksibiltas. Ketelitian pembacaan ialah kecocokan antara pembacaan- pembacaan itu sendiri. Jika nilai yang serupa dari peubah yang terukur, diukur beberapa kali dan memberikan hasil yang kurang lebih sama, maka alat ukur tersebut dikatakan mempunyai kecermatan atau reproduksibilitas tinggi, dan juga memiliki arti alat ukur tidak mempunyai penyimpangan. Penyimpangan nilai alat ukur yang sudah dikalibrasi disebabkan oleh berbagai faktor seperti kontaminasi logam pada termokopel. Hal ini terjadi secara berangsur-angsur dalam suatu perioda waktu dan tampaknya tidak diamati. Penyimpangan ini cuma mampu diketahui melalui pemeriksaan secara berkala kalibrasi alat ukur.
KETEPATAN
Ketapatan didefinisikan sebagai tingkat perbedaan yang sekecil-kecilnya antara nilai pengamatan dengan nilai bekerjsama. Untuk memperoleh ketapatan yang diharapkan kalibrasi alat ukur, perlu dikerjakan secara terjadwal dengan menggunakan kriteria konstan yang telah diketahui.
Meskipun semua pemakai alat ukur bertujuan biar senantiasa mendapatkan tingkat ketepatan setinggi mungkin, tetapi kesalahan relatif tetap harus diingat. Ukuran relatif sebuah kesalahan umumnya dinyatakan dalam lingkup nilai ssungguhnya dari kuantitas yang diukur, selaku persentase. Sebagai acuan jikalau termokopel dipakai untuk mengukur suhu api, misalnya pada 1000 oC dengan ketapatan ± 5 o C
Dalam perkara alat ukur terdiri dari beberapa satuan (seperti orifice plate dan manometer pada satu flow meter), tiap satuan mempunyai batas kesalahannya masing-masing. Katakanlah alat ukur berisikan tiga satuan, batas kesalannya berturut-turut yaitu ±a,±b,±c. Maka kemungkinan kesalahan maksimum ialah ± (a +b+c). Tak mungkin semua satuan memiliki kesalahan maksimum pada waktu yang serupa. Kaprikornus ketepatannya sering dinyatakan dalam akar jumlah kuadrat kesalahan ± 
(a2+b2+c2
(a2+b2+c2 Untuk menawarkan gambaran lengkap mengenai ketepatan sebuah alat ukur, suatu grafik harus digambarkan yang membuktikan nilai kesalahan di aneka macam titik pada skala dan ketimbang nilai sebenarnya. Mula-mula alat ukur harus dikalibrasi pada satu arah dan lalu pada arah lainnya, atau arah sebaliknya. Dengan cara ini diperoleh dua kurva yang memberikan nilai kesalahan dan histerisis pada tiap pembacaan. Histerisis lazimnya disebabkan oleh gesekan atau gerak balik ( back klash) pada gerakan alat ukur atau sebab pergeseran pegas pengendali. Kurva seperti itu dapat dipakai untuk mengoreksi pembacaan alat ukur.
KEPEKAAN
Kepekaan alat ukur secara umum mengacu kepada dua hal. Pada beberapa kasus kepekaan menyatakan pergantian terkecil nilai peubah yang diukur di mana alat ukur memberikan tanggapan sementara ajaran pemikiran lain menilai kepekaan sebagai ukuran perubahan yang dihasilkan oleh alat ukur untuk sebuah perbahan peuabah yang dikukur.
Daerah mati (dead zone) yakni rentang nilai terbesar dari peubah yang diukur di maa alat ukur tidak memperlihatkan jawaban. Daerah mati lazimnya terjadi krena ukiran pada alat penunjuk dan alat pencatat paling sering terjadi pada alat pencatat. Juga ditemukan jenis prosedur tertentu yang hanya dapat memberikan sedikit pergeseran dan pergantian diskret dari nilai peubah yang diukur.
JANGKAUAN (RANGEABILITY)
Jangkauan (rangeabilitas) dari instrumen lazimnya diartikan perbandingan pembacan meter maksimum ke pembacan meter minimum, di mana kesalahan kurang dari harga yang dinyatakan. Dalam hal pengukuran yang mempunyai jarum atau pena, ketidakmampuan pemakai untuk menafsirkan perpindahan kecil dari jarum atau pena secara tepat, menghalangi jangkauan. Pengukur tepat tidak lebih baik ketimbang apa yang dapat dibacanya. Karena itu kesalahan pembacan harus disertakan ke aspek-faktor lain yang menghalangi kecermatan dalam pengkur sebenarnya, mirip contohnya geseran, gerakan yang hilang dan sebagainya dalam menentukan kecermatan pengukur. Dalam hal dampak kesalahan pada besaran total yang diukur sungguh kecil, mampu diterima jangkauan (rangeabilitas) yang lebih tinggi. Sebaliknya bila instrumen digunakan untuk kontrol (kendali), atau untuk pengukuran bahan dalam pabrik, kecermatan yang tinggi mirip persentasi harga sebetulnya akan dibutuhkan yang sebagai akhirnya menghalangi jangkauan yang dapat diterima.
KESALAHAN PENGUKURAN
Dalam melakukan pengukuran fisik, tujuan terutama ialah memperoleh sebuah nilai yang terdiri dari satuan yang diplih dan besarannya, yang mau menyatakan besar kuantitas fisik yang diukur. Sebagai contoh dalam pengukuran tekanan, satuan yang diplih adalah bar dan besranya adala 100 jadi 100 bar. Tingkat kegagalan dalam mensfesikasi besaran ini secra niscaya, dan ini bermakna pula variasi kuantitas nilai yang dinayatakan dari nilai bekerjsama, merupakan kesalahan pengukuran.
Kesalahan ini timbul dalam tata cara pengukuran itu sendiri dan dari persyaratan yang digunakan untuk kalibrasi tata cara tersebut. Sebagai tambahan untuk kesalahan yang dihasilkan dari kalibrasi tata cara pengukuran yang salah, ada sejumlah sumber kesalahanyang perlu diperiksa. Sumber kesalahan ini mencakup (1) derau (noise), waktu tanggap (respone time), (3) kekurangan rancangan (design limitation), (4) pertambahan atau kehilangan energi karena interaksi, (5) transmisi , (6) keausan atau kerusakan sistem pengukuran, (7) efek ruangan terhadap metode, (8) kesalahan penafsiran oleh pengamat.
Dalam memperkirakan besar ketidak pastian atau kesalahan dalam menyatakan nilai kuantitas selaku hasil pegukuran, harus dibedakan antara dua kalangan kesalahan : sistematis dan acak. Kesalahan sistematis ialah kesalahan yang secara konsisten terulang apabila dilakukan pengulangan percobaan. Kesalahan kalibrasi metode pengukuran atau sebuah pergeseran dalam tata cara yang menjadikan penanda menyimpang secara konsisten dari nilai kalibrasi merupakan kesalahan jenis ini. Contohnya antara lain yakni pergeseran kelenturan pegas atau diafragma sebab umur atau penurunan kekuatan magnit alasannya shock atau tua. Kegagalan memperhitungkan pengguanaan energi dari sumber tingkat rendah untuk mengoprasikan sistem pengukuran juga akan menciptakan kesalahan sistematis.
Dalam mencari kesalahan sistematis dan mengevaluasinya, secara umum cukup menolong dengan menciptakan sebuah pergantian tertentu dan dikenali terhdap paarameter-parameter pengukuran yang masih berada di bawah kendali operator, dan memakai alat ukur yang berbeda, atau kalau mungkin menggunakan alat ukur yang berbeda. Dengan cara ini, kesalahan yang ialah fungsi dari salah satu diantara parameter-parameter terkendali diubah besarnya; atau kesalahan yang timbul dari kesalahan kalibrasi alat ukur atau kesalahan yang menempel pada sistem tertentu mampu diubah. Kesalahan acak yakni kesalahan yang terjadi secara kebetulan, besarnya berfluktuasi tanpa bisa diduga dengan memakai pengetahuan sistem pengukuran dan keadaan pengukuran.
Dalam pengukuran kuantitas fisik, observasi dipengarhi oleh banyak aspek penunjang. Faktor-aspek ini adalah parameter parameter pengukuran. Pada pengukuran yang ideal semua parameter mempunyai nilai tertentu yang tetap, sehingga besaran yang diukur ditetapkan secara sempurna dan mampu ditentukan secara niscaya.
Tersedia prosedur statistik yang memungkinkan untuk menyatakan nilai kuantitas yang paling mungkin dari sekumpulan data, kemungkinan timbulnya ketidakpastian dari suatu pengamatan, dan batas kemungkinan ketidakpastian dari nilai terbaik yang mampu diperoleh dari data. Harus dicatat bahwa tujuan analisis adalah ketelitian (atau konsistensi) sebuah nilai bukan ketepatan atau pendekatan kepada kebenaran. Hukum-aturan potensi hanya berlaku bagi kesalahan acak, bukan bagi kesalahan sistematis. Teknik rata-rata atau perkiraan varian mampu digunakan untuk analisis ketidakpastian yang sederhana. Cara ini hanya cocok jika data mengikuti hukum sebaran normal. Untuk prosedur statistik dan teori kemungkinan selanjutnya, mirip yang dipraktekkan untuk pengolahan data, pembaca dapat mempelajarinya lebih lanjut dalam buku statistik dan probabilitas.