Prinsip Pemilihan Instrumen

Prinsip Pemilihan instrumen memerlukan pengetahuan yang tinggi tentang proses dan kondisi operasi, infrastruktur dan catu daya (power supply), dll. serta memahami karakteristik yang berbeda dari instrumen tertentu.

Pada artikel ini kami akan menjelaskan karakteristik statis dan dinamis instrumen secara umum. Hal ini memungkinkan Anda untuk memahami perbedaan antara berbagai konsep yang terkait dengan spesifikasi instrumen, penganalisis online, atau sensor.

Dengan mengetahui arti dari masing-masing parameter atau karakteristik ini, kita dapat membandingkan kinerja instrumen yang berbeda ketika kita ingin memilih salah satu dari mereka untuk melakukan fungsi tertentu.

Baca Juga : Perbedaan Coriolis dan Thermal Mass Flow Meter

Pengukuran sistem kontrol yang umum

Akurasi dan Ketepatan

Akurasi menunjukkan seberapa dekat pengukuran dengan hasil yang sebenarnya. Presisi menunjukkan seberapa dekat pengukuran dengan nilai pengulangan atau reproduktifitas. Presisi mendefinisikan batas kesalahan yang mungkin terjadi karena instrumen beroperasi pada kondisi desain. Ada kemungkinan untuk menemukan PDS yang tidak mendefinisikan presisi, tetapi mendefinisikan pengulangan dan reproduktifitas.

Suatu instrumen bisa akurat tetapi tidak presisi, presisi tetapi tidak akurat, akurat dan presisi, atau tidak akurat dan tidak presisi. Jika kita mencatat nilai bidikan yang berbeda pada target dalam gambar, kita akan mendapatkan lonceng Gaussian berikut ini:

Semakin kecil jarak nilai rata-rata dari distribusi normal dari nilai sebenarnya, semakin akurat instrumen tersebut. Semakin kecil dispersi pengukuran, semakin presisi instrumen tersebut.

Baca Juga : Definisi, Aplikasi, dan Jenis Variable Area Flow Meter

Istilah presisi digunakan untuk menggambarkan tingkat kebebasan sistem pengukuran dari kesalahan acak. Instrumen dengan presisi tinggi akan memberikan dispersi yang rendah pada hasil yang diperoleh ketika melakukan pengukuran pada standar yang sama. Instrumen dengan presisi rendah akan memberikan dispersi yang tinggi pada hasil yang diperoleh ketika melakukan pengukuran pada standar yang sama.

Apabila akurasi suatu instrumen dikatakan 1±%, maka diasumsikan bahwa nilai ini mengacu pada nilai aktual. Jika instrumen membaca 100, nilai aktualnya pasti 99 atau 101, tetapi biasanya akurasi instrumen tidak dinyatakan sebagai fungsi dari nilai aktual.

Beberapa produsen menyatakan persentase ketidaktepatan (kesalahan) sebagai fungsi dari :

• Persentase dari seluruh skala.
• Persentase rentang.
• Persentase dari nilai rentang atas (URV).

Faktor-faktor yang berbeda dapat ditambahkan dalam perhitungan akurasi akhir.

Baca Juga : Definisi, Jenis, dan Perbedaan dari flow sensor

Kemampuan Pengulangan dan Reproduksibilitas

Istilah pengulangan dan reproduksibilitas adalah cara untuk mengekspresikan akurasi dalam konteks tertentu.

Pengulangan instrumen adalah kemampuan untuk mereproduksi hasil yang sama dengan berulang kali mengukur nilai yang sama di bawah kondisi operasi yang sama (P, T, Kelembaban, dll.), arah variasi yang sama, dan dalam periode waktu tertentu.

Variasi pengukuran berurutan dari sampel yang sama, di bawah kondisi yang sama, yang dibuat oleh instrumen yang sama. Lebih baik memiliki instrumen dengan pengulangan yang tinggi dan akurasi yang rendah daripada instrumen dengan akurasi yang tinggi dan pengulangan yang rendah.

Reproduksibilitas (atau stabilitas) instrumen adalah kemampuan untuk mengulangi hasil yang sama ketika pengukuran dilakukan di bawah kondisi operasi yang berbeda (P, T, Kelembaban, dll.), dalam jangka waktu yang lama di antara pengukuran yang berbeda.

Baca Juga : Definisi dan Cara Instalasi Condensate Pot

Jangkauan dan Rentang

Rentang mewakili serangkaian nilai dari variabel yang diukur yang berada dalam batas atas dan bawah kemampuan pengukuran instrumen. Hal ini dinyatakan dengan dua batas (bawah dan atas). Perbedaan aljabar antara nilai atas dan bawah dari rentang instrumen dikenal sebagai Rentang. Rentang dinyatakan sebagai nilai tunggal.

Daya Jangkau (TURNDOWN O RANGEDOWN):

Jangkauan (turndown o rangedown) adalah salah satu karakteristik terpenting dari sebuah instrumen, yang didefinisikan sebagai rasio antara rentang maksimum yang diizinkan sehubungan dengan rentang minimum yang mungkin untuk instrumen tertentu.

Sebagai contoh, misalkan kita memiliki pemancar tekanan yang memiliki rentang maksimum 0 hingga 55,2 bar dan rentang bawah 20 hingga 1. Ini berarti bahwa seorang teknisi dapat mengatur rentang di suatu tempat antara 55,2 dan 2,76 bar.

Baca Juga : Pentingnya flow meter pada proses kontrol

Informasi ini penting untuk memilih pemancar yang tepat untuk setiap aplikasi, karena kemungkinan menemukan pemancar dengan rentang yang diperlukan sangat rendah. Turndown memberi tahu kita tentang kemampuan instrumen untuk menyesuaikan rentangnya. Semakin tinggi turndown, semakin rendah sensitivitas terhadap rentang rendah.

Kesalahan offset rentang akibat kalibrasi yang buruk menyebabkan kemiringan fungsi bervariasi. Kesalahan ini mempengaruhi secara tidak merata pada nilai atau titik yang berbeda di seluruh rentang instrumen.

Baca Juga : Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi Flow Meter Sonar

Linearitas

Linieritas didefinisikan sebagai kedekatan kurva output instrumen dengan garis lurus. Biasanya diukur sebagai tidak ada linearitas dan dinyatakan sebagai linearitas, yaitu deviasi maksimum antara kurva rata-rata dan garis lurus.

Dua variabel atau besaran berada dalam hubungan linier ketika, dengan menjaga variabel lainnya tetap konstan, kenaikan atau penurunan salah satu variabel mengimplikasikan kenaikan atau penurunan proporsional pada variabel lainnya sehingga hasil baginya konstan.

Sebagai contoh, percepatan sebuah massa memiliki hubungan linier dengan gaya karena persamaan yang menghubungkan keduanya adalah f = m * a, sehingga jika kita menjaga m tetap konstan, dan gaya dikalikan dengan k, maka percepatan juga dikalikan dengan k.

Hubungan non-linear adalah hubungan yang tidak sesuai dengan hubungan di atas, misalnya invers, kuadratik, eksponensial. Hal ini dapat memengaruhi sifat pengukuran (pH) atau transduser (termistor).

Baca Juga : Jenis Instalasi Open Channel Flow Meter

Biasanya diinginkan agar output instrumen sebanding dengan kuantitas yang diukur. Meskipun hal ini tergantung pada sifat pengukuran serta masing-masing dan setiap elemen yang membentuk instrumen, cukup hanya salah satu dari mereka yang non-linier agar respons keseluruhan menjadi non-linier.

Baca Juga : Dua Jenis Utama Sensor Thermal Mass Flow Meter

Sensitivitas

Sensitivitas suatu pengukuran berhubungan dengan kemiringan garis lurus. Ini adalah rasio antara peningkatan besaran output instrumen sehubungan dengan perubahan input (variabel yang diukur) setelah mencapai kondisi tunak.

Semua kalibrasi/spesifikasi instrumen hanya valid dalam kondisi suhu, tekanan, dll. Dalam instrumen kami, definisi sensitivitas sesuai dengan penguatan statis sensor.

Hal ini dinyatakan sebagai rasio dengan unit pengukuran dua besaran, seperti yang telah kita lihat, rasio ini harus konstan di seluruh rentang dalam instrumen linier, misalnya termokopel besi-konstan memiliki sensitivitas pada 0oC sebesar 0,05 mV/oC; pemancar tekanan memiliki sensitivitas 0,01159 mA/mbar.

Baca Juga : Teknologi di Balik Thermal Mass Flow Controllers

Sensitivitas Terhadap Guncangan

Fitur ini juga menentukan bagaimana perubahan lingkungan memengaruhi instrumen. Perubahan ini memengaruhi dalam dua cara yang mungkin: penyimpangan nol dan penyimpangan sensitivitas.

Zero Drift: menyebabkan kesalahan konstan yang ada di seluruh rentang instrumen, misalnya pengukuran berbasis DC.
Pergeseran Sensitivitas (Pergeseran Faktor Skala): didefinisikan sebagai variasi sehubungan dengan perubahan unit pada setiap variabel lingkungan (tekanan, suhu, …) yang memengaruhi instrumen. Banyak komponen instrumen yang dipengaruhi oleh fluktuasi lingkungan, seperti suhu.

Baca Juga : Kompensasi suhu dan tekanan pada flow meter

Histeresis dan Dead Band

Gambar berikut ini mengilustrasikan karakteristik output instrumen dengan histeresis.

Jika kuantitas yang diukur dinaikkan secara seragam dari nilai negatif, output instrumen menunjukkan respons yang mirip dengan kurva-A.

Jika kuantitas yang diukur kemudian dikurangi dengan cara yang seragam, output instrumen menunjukkan respons yang mirip dengan kurva B.

Ketidaksesuaian antara kedua kurva ini (A,B) disebut histeresis. Dead band didefinisikan sebagai rentang pengukuran yang berbeda di mana tidak ada perubahan pada output instrumen, instrumen mati. Instrumen yang tidak mengalami histeresis tertentu dapat memiliki dead band, sangat umum terjadi pada instrumen yang memiliki gear set. Hal ini terkait dengan parameter dinamis ‘Waktu mati’.

Perbedaan antara histeresis dan dead band adalah bahwa histeresis selalu menghasilkan perubahan dalam output instrumen.

Baca Juga : Perbedaan antara Arus Gas Aktual, Standar, dan Normal

Kesimpulan

dari artikel yang telah kami paparkan, yaitu “Prinsip Pemilihan Instrumen” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

• Prinsip Pemilihan instrumen memerlukan pengetahuan yang tinggi tentang proses dan kondisi operasi, infrastruktur dan catu daya (power supply), dll. serta memahami karakteristik yang berbeda dari instrumen tertentu.
• Akurasi menunjukkan seberapa dekat pengukuran dengan hasil yang sebenarnya. Presisi menunjukkan seberapa dekat pengukuran dengan nilai pengulangan atau reproduktifitas. Presisi mendefinisikan batas kesalahan yang mungkin terjadi karena instrumen beroperasi pada kondisi desain. Ada kemungkinan untuk menemukan PDS yang tidak mendefinisikan presisi, tetapi mendefinisikan pengulangan dan reproduktifitas.
• Istilah pengulangan dan reproduksibilitas adalah cara untuk mengekspresikan akurasi dalam konteks tertentu.
• Rentang mewakili serangkaian nilai dari variabel yang diukur yang berada dalam batas atas dan bawah kemampuan pengukuran instrumen. Hal ini dinyatakan dengan dua batas (bawah dan atas). Perbedaan aljabar antara nilai atas dan bawah dari rentang instrumen dikenal sebagai Rentang.
• Linieritas didefinisikan sebagai kedekatan kurva output instrumen dengan garis lurus. Biasanya diukur sebagai tidak ada linearitas dan dinyatakan sebagai linearitas, yaitu deviasi maksimum antara kurva rata-rata dan garis lurus.
• Sensitivitas suatu pengukuran berhubungan dengan kemiringan garis lurus. Ini adalah rasio antara peningkatan besaran output instrumen sehubungan dengan perubahan input (variabel yang diukur) setelah mencapai kondisi tunak.

Referensi : instrumentationandcontrol.net