Sistem istilah akan digunakan secara bebas di seluruh buku ini dan jadi di sini adalah penjelasan singkat apa yang dimaksud dengan sistem dan bagaimana kita dapat mewakili sistem. Jika Anda ingin menggunakan amplifier maka Anda mungkin tidakakan tertarik dengan internal yang bekerja penguat tapi apa output yang Anda dapat memperoleh untuk tertentu input. Dalam situasi seperti itu kita bisa bicara dari penguat menjadi sistem dan menggambarkan nya dengan cara menentukan bagaimana output berhubungan dengan input. Dengan sistem rekayasa insinyurl ebih tertarik pada input dan output dari suatu sistem dari cara kerja internal dari komponen elemen dari sistem itu. Sebuah sistem dapat didefinisikan sebagai suatu susunan bagian dalam beberapa batas yang bekerja sama untuk menyediakan beberapa bentukkeluaran dari masukan atau input yang ditetapkan. Batas membagi sistem dari lingkungandan sistemberinteraksi dengan lingkunganmelalui sinyal-sinyalmelintasibatasdari lingkunganke sistemSolas Langgeng Sejahtera, input yaitu, dan sinyal melintasi batasdari sistem untuklingkungan,outputyaitu Carauseftilmewakilisistem adalahsebagai diagramblok.dalam batasyang dijelaskan olehgariskotakadalahSolas Langgeng Sejahterasistem danmasukan kepada sistemditunjukkanoleh panahmasukkotakdan outputoleh panah meninggalkankotak.Gambar 1.2menggambarkan hal iniuntuk sistemmotor listrik; adamasukan energilistrik danoutputenergi mekanik, meskipun Andamungkin mempertimbangkanada jugaoutput darilimbah panas.itu bungadalam hubunganantara outputdan inputyang lumayan dariilmuSolas Langgeng Sejahterainternalmotor danbagaimana beroperasi.hal ini nyaman untukmemikirkansistemoperasidikotakSolas Langgeng Sejahterapada inputuntuk menghasilkanoutput.Dengan demikian,dalam kasussistempenguat(Gambar1.3) kitabisa memikirkansistemmengalikanFbymasukanbeberapa faktorG,yaitu gainamplifier,untuk memberikan outputGV. Seringkalikita prihatin dengansejumlah sistemterkait.misalnya kita mungkinsistemCD playerterkait dengansistempenguatyang, pada gilirannya, dihubungkan dengan sistem pengeras suara. Kita kemudian dapatmenarikinisebagai tiga saling berhubungankotak(Gambar1.4)dengan outputdari satu sistem menjadimasukanSolas Langgeng Sejahterake sistemberikutnya.Dalam menggambarkansistem sebagaiserangkaian saling berhubunganblok, perlu untuk mengakuibahwagaris yang ditarikuntuk
menghubungkankotakmenunjukkanaliraninformasi panahdan tidakperlukoneksifisik.
dalamarahyang
ditunjukkan
oleh
Tujuan darisisteminstrumentasi yang digunakanuntuk membuat pengukuranadalah untukmemberikan penggunanilai numerikyang sesuai dengan variabelyang diukur.Jaditermometerdapat digunakanuntuk memberikan numeriknilaisuhucairan.Kita harus,bagaimanapun, mengakui bahwa, karena berbagai alasan,ininilai numerikmungkin tidak benar-benar menjadinilai sebenarnyadari variabel.Jadi, dalamkasus termometer, mungkin ada kesalahankarenaketerbatasan^dalam skala kalibrasi,atau membacakarenamembacajatuh di antaraduaskalakesalahan tanda,atau mungkinkesalahan karenapenyisipantermometerdingin ke dalamcairan panas, menurunkan suhu cairandanmengubah temperaturyang diukur.Dengan demikian kitamempertimbangkanpengukuran sistemmemilikiinput darinilai sebenarnya darivariabelyang diukur dan outputdari nilaiyang diukur darivariabel yang(Gambar1,5). Gambar 1,6menunjukkan beberapacontoh dari sisteminstrumentasitersebut. Sisteminstrumentasi untukmelakukan pengukuranmemiliki input darinilai sebenarnya darivariabelyang diukurdan output darinilai yang terukur. 1.2.1 Sistem elemen elemen
unsur konstituen instrumentasi untuk yang digunakan untuk
tersebut dari melakukan pengukuran fungsi-fungsi tertentu yg fungsional
sistem terdiri terbuat
instrumentasi dari beberapa dr kumbuh. Ini adalah:
1 Sensor Ini adalah elemen dari sistem yang secara efektif berhubungan dengan proses yang variabel yang diukur dan memberikan output yang dalam beberapa cara tergantung pada nilai variabel dan yang dapat digunakan oleh seluruh sistem pengukuran untuk memberikan nilai untuk itu. Sebagai contoh, termokopel adalah sensor yang memiliki masukan dari suhu dan output dari ggl kecil (Gambar 1.7 (a)) yang dalam seluruh sistem pengukuran mungkin diperkuat untuk memberikan pembacaan pada meter.Contoh lain dari sensor adalah perlawanan termometer elemen yang memiliki masukan dari suhu dan output dari perubahan resistensi (Gambar 1.7 (b)). 2 Sinyal prosesor Elemen ini mengambil output dari sensor dan mengubahnya menjadi bentuk yang cocok untuk transmisi tampilan atau seterusnya di beberapa mengontrol sistem.Dalam kasus termokopel ini mungkin merupakan
penguat untuk membuat e.m.f. cukup besar untuk mendaftar di meter (Gambar 1.8 (a)). Ada sering mungkin lebih dari item, mungkin sebuah elemen yang menempatkan output dari sensor menjadi cocok kondisi untuk diproses lebih lanjut dan kemudian unsur yang memproses sinyal sehingga dapat ditampilkan.Sinyal jangka conditioner digunakan untuk sebuah elemen yang mengubah output dari sensor menjadi bentuk yang sesuai untuk diproses lebih lanjut. Jadi dalam kasus termometer hambatan mungkin ada pengkondisi sinyal, sebuah Jembatan Wheatstone, yang mengubah resistensi perubahan menjadi perubahan tegangan, tlien amplifier untuk membuat yang cukup besar tegangan untuk tampilan (Gambar 1.8 (b)). penyajian data Ini menyajikan nilai yang terukur dalam bentuk yang memungkinkan sebuah pengamat untuk mengenalinya (Gambar 1,9). Ini mungkin melalui layar, mis pointer bergerak di skala meter atau mungkin informasi pada unit tampilan visual (VDU). Atau, atau tambahan, sinyal dapat direkam, misalnya pada kertas dari perekam grafik atau mungkin pada disk magnetik, atau dikirimkan ke beberapa sistem lain seperti sebagai sistem kontrol.
Gambar 1.10 menunjukkan bagaimana dements fiinctional dasar membentuk sistem pengukuran. Transduser Istilah ini sering digunakan dalam kaitannya dengan sistem pengukuran. Transduser didefinisikan sebagai elemen yang mengubah perubahan beberapa fisik variabel menjadi perubahan terkait dalam beberapa variabel fisik lainnya. itu umumnya digunakan untuk elemen yang mengubah perubahan fisik beberapa variabel ke dalam perubahan sinyal listrik. Jadi sensor bisa transduser. Namun, sistem pengukuran dapat menggunakan transduser, di Selain sensor, di bagian lain dari sistem untuk mengkonversi sinyal dalam satu bentuk ke bentuk lain. contoh Dengan elemen perlawanan termometer, A mengambil suhu sinyal dan mengubahnya menjadi sinyal perlawanan, elemen B mengubah sinyal resistensi menjadi sinyal saat ini, elemen C mengubah saat sinyal ke layar dari sebuah gerakan dari pointer di sebuah skala. Manakah dari unsur-unsur ini adalah (a) sensor, (b) sinyal prosesor, (c) penyajian data? Sensor adalah elemen A, prosesor sinyal elemen B dan elemen data presentasi adalah C. Sistem ini dapat diwakili oleh Gambar 1.11. IstilahKinerja1,3Berikut ini adalahbeberapa istilah yanglebih umumdigunakan untuk mendefinisikan kinerjasistem pengukurandan elemenfimctional.
1.3.1Ketepatan dankesalahan Akurasi adalahsejauh mananilaiyang ditunjukkan olehpengukuran sistem atauelemenmungkin salah.Sebagai contoh,termometerdapat memilikiakurasi ±0.rC.Akurasisering dinyatakansebagai persentase dari outputberbagaifiillataufiillskaladefleksi(FSD). Sebagai contoh, sebuah sistem mungkinmemilikiakurasi ±1% darif.s.d.Jikaskala penuh lendutanadalah, katakanlah,10A, makaakurasi±0,1akurasiA.adalah penjumlahan dari semuakemungkinan kesalahanyangmungkin terjadi, serta akurasiyang sistematau elementelah dikalibrasi. Kesalahanistilah digunakanuntuk perbedaan antarahasil pengukuran dannilai sebenarnya darikuantitasyang diukur, yaitu nilai kesalahan=diukur -nilai sebenarnya... Kesalahan istilah digunakan untuk perbedaan antara hasil pengukuran dan nilai sebenarnya dari kuantitas yang diukur, yaitu nilai kesalahan = diukur nilai sebenarnya Jadi jika nilai yang diukur adalah 10,1 ketika nilai sebenarnya adalah 10,0, kesalahan adalah 0,1. Jika nilai yang diukur adalah 9,9 ketika nilai sebenarnya adalah 10,0, kesalahan adalah-0.1. Akurasi adalah indikator seberapa dekat nilai yang diberikan oleh sistem pengukuran dapat diharapkan dengan nilai sesungguhnya. Kesalahan pengukuran adalah perbedaan antara hasil pengukuran dan nilai sebenarnya dari kuantitas menjadi diukur. Kesalahan dapat timbul dalam beberapa cara dan berikut ini menjelaskan beberapa dari tliat kesalahan yang dihadapi dalam spesifikasi instrumentasi sistem. 1 Histeresis kesalahan Kesalahan histeresis panjang (Gambar 1.12) digunakan untuk perbedaan output yang diberikan dari nilai yang sama kuantitas yang diukur menurut apakah nilai yang telah dicapai dengan terus menerus meningkatkan perubahan atau perubahan yang terus menurun. Dengan demikian, Anda mungkin mendapatkan nilai yang berbeda dari termometer digunakan untuk mengukur suhu yang sama cairan jika tercapai oleh cairan pemanasan hingga mencapai suhu yang diukur atau tercapai oleh cairan pendinginan ke suhu yang diukur. 2 Non-linearitas kesalahan Kesalahan non-linearitas panjang (Gambar 1.13) digunakan untuk kesalahan yang terjadi sebagai akibat dari asumsi hubungan linear antara input dan output di atas rentang kerja, yaitu grafik output diplot terhadap masukan diasumsikan memberikan garis lurus. Beberapa sistem
atau elemen, namun, memiliki hubungan yang benar-benar linier dan dengan demikian kesalahan terjadi sebagai akibat dari asumsi linieritas.Linearitas kesalahanbiasanya dinyatakan sebagai kesalahan persentase kisaran penuh atau skala penuh output. Penyisipan kesalahan Ketika termometer dingin dimasukkan ke dalam untuk cairan panas untuk mengukur nya suhu, kehadiran termometer dingin di cairan panas perubahan suhu dari cairan. Cairan tersebut mendingin dan sehingga termometer berakhir mengukur suhu yang lebih rendah dari itu yang ada sebelum termometer diperkenalkan. Tindakan mencoba untuk membuat pengukuran telah diubah suhu yang diukur. Efek ini disebut loading dan konsekuensi sebagai kesalahan penyisipan. Jika kita ingin modifikasi ini untuk menjadi kecil, maka termometer harus memiliki kapasitas panas kecil dibandingkan dengan dari cairan. Sebuah kapasitas panas kecil berarti bahwa sangat sedikit panas adalah dibutuhkan untuk mengubah suhu. Dengan demikian panas yang diambil dari cair diminimalkan dan suhunya sedikit terpengaruh. Memuat adalah masalah yang sering ditemui ketika pengukuran sedang dilakukan. Misalnya, ketika ammeter adalah dimasukkan ke dalam rangkaian untuk membuat pengukuran arus sirkuit, ia mengubah perlawanan dari sirkuit dan sebagainya perubahan arus yang diukur (Gambar 1.14). Tindakan mencoba untuk membuat suatu pengukuran telah memodifikasi arus yang sedang diukur. Jika pengaruh memasukkan ammeter adalah menjadi sekecil mungkin dan untuk ammeter untuk menunjukkan arus asli, hambatan dari ammeter harus sangat kecil jika dibandingkan dengan sirkuit. Ketika voltmeter terhubung resistor untuk mengukur tegangan di atasnya, maka apa yang kita lakukan adalah terhubung resistensi, bahwa dari voltmeter, seiring dengan perlawanan di mana tegangan yang akan diukur. Jika perlawanan dari voltmeter tidak jauh lebih tinggi dari resistor, arus melalui resistor nyata diubah oleh arus yang melalui meteran perlawanan dan tegangan yang diukur berubah (Gambar 1.15). Tindakan mencoba untuk membuat pengukuran memiliki dimodifikasi tegangan yang sedang diukur. Jika efek dari memasukkan voltmeter dalam rangkaian adalah menjadi sekecil mungkin, perlawanan dari voltmeter harus jauh lebih besar dibandingkan dengan resistensi di yang terhubung. Pada saat itulah arus melewati resistor dan melewati voltmeter sangat kecil dan sehingga tegangan tidak berubah secara signifikan.
Contoh Dua voltmeter yang tersedia, satu dengan resistensi dari 1 kii dan lainnya 1 MH. Yang instrumen harus dipilih jika ditunjukkan nilai yang akan paling dekat dengan nilai tegangan yang ada di sebuah 2 kli resistor sebelum voltmeter terhubung di atasnya? The 1 MO voltmeter harus dipilih. Hal ini karena bila dalam paralel dengan 2 ko, kurang arus akan mengalir melalui itu daripada jika kii 1 voltmeter telah digunakan dan sehingga arus melalui resistor akanlebih dekat ke nilai aslinya. Oleh karena tegangan yang ditunjukkan akan lebih dekat dengan nilai yang ada sebelum voltmeter dihubungkan ke rangkaian. 1.3.2 Rentang Kisaran variabel sistem adalah batas antara yang input dapat bervariasi. Sebagai contoh, sebuah sensor tliennometer resistensi mungkin dikutip memiliki kisaran dari-200-800 ° C. Meter yang ditunjukkan pada Gambar 1.16 memiliki dual rentang 0 sampai 4 dan 0 sampai 20. Kisaran variabel dari instrumen juga kadang-kadang disebut rentang nya. Ruang mati band atau mati istilah digunakan jika ada berbagai masukan nilai-nilai yang ada output. Gambar 1.17 menggambarkan hal ini. Untuk Misalnya, bantalan gesekan pada flow meter menggunakan rotor mungkin berarti bahwa tidak ada output sampai masukan telah mencapai laju aliran tertentu ambang batas. 1.3.3 Presisi, keterulangan dan reproduktifitas Ketepatan istilah digunakan untuk menggambarkan derajat kebebasan dari sistem pengukuran dari kesalahan acak. Dengan demikian, presisi tinggi instrumen pengukuran hanya akan memberikan spread kecil jika pembacaan pembacaan berulang akan diambil dari jumlah yang sama. Sebuah presisi rendah sistem pengukuran akan memberikan spread besar bacaan. Sebagai contoh, mempertimbangkan dua set berikut pembacaan diperoleh untuk diulang pengukuran kuantitas yang sama oleh dua instrumen yang berbeda: 20,1 mm, 20,2 mm, 20,1 mm, 20,0 mm, 20,1 mm, 20,1 mm, 20,0 mm 19,9 mm, 20,3 mm, 20,0 mm, 20,5 mm, 20,2 mm, 19,8 mm, 20,3 mm Hasil pengukuran memberikan nilai berserakan beberapa nilai. Set pertama hasil menunjukkan spread yang lebih kecil dari bacaan dari kedua dan menunjukkan tingkat yang lebih tinggi presisi untuk instrumen yang digunakan untuk set pertama. Pengulangan syarat dan reproduktifitas cara berbicara tentang presisi dalam konteks tertentu. Pengulangan istilah digunakan untuk kemampuan suatu sistem pengukuran untuk memberikan nilai yang sama untuk diulang pengukuran nilai yang sama dari variabel. Umum penyebab kurangnya
pengulangan adalah fluktuasi acak di lingkungan, misalnya perubahan suhu dan kelembaban. Kesalahan yang timbul dari pengulangan biasanya dinyatakan sebagai persentase dari output lengkap. Sebagai contoh, sebuah sensor tekanan dapat dikutip sebagai memiliki pengulangan dari ± 0,1% dari fiill jangkauan. Jadi dengan kisaran 20 kPa ini akan menjadi kesalahan ± 20 Pa Reprodusibilitas istilah digunakan untuk menggambarkan kemampuan suatu sistem untuk memberikan output yang sama bila digunakan dengan input konstan dengan sistem atau elemen dari sistem yang terputus dari input dan kemudian diinstal ulang. Kesalahan yang dihasilkan biasanya dinyatakan sebagai persentase dari Solas Langgeng Sejahtera keluaran lengkap. Perhatikan bahwa presisi tidak harus bingung dengan akurasi. Tinggi presisi tidak berarti akurasi yang tinggi. Sebuah instrumen presisi tinggi bisa memiliki akurasi rendah. Gambar 1.18 menggambarkan hal ini: Ketepatan istilah digunakan untuk menggambarkan derajat kebebasan sistem pengukuran dari kesalahan acak. Pengulangan sebuah sistem adalah kemampuannya untuk memberikan output yang sama untuk diulang aplikasi dari nilai input yang sama, tanpa sistem atau unsur yang terputus dari input atau perubahan dalam lingkungan di mana pengujian dilakukan. Reproduktifitas ini dari suatu sistem adalah kemampuannya untuk memberikan output yang sama ketika dan / atau unsur dari sistem terputus dari input dan kemudian diinstal ulang. 1.3.4 Sensitivitas Sensitivitas menunjukkan berapa banyak output dari sistem instrumen atau elemen sistem berubah ketika kuantitas yang diukur oleh perubahan diberikan jumlah, yakni ouput rasio / input. Sebagai contoh, termokopel mungkin memiliki sensitivitas 20 ^ IvAc dan karena itu memberikan output 20 ^ V untuk TI setiap perubahan suhu. Jadi, jika kita mengambil serangkaian pembacaan output dari sebuah instrumen untuk sejumlah input yang berbeda dan plot grafik output terhadap input (Gambar 1.19), sensitivitas adalah kemiringan grafik. Istilah ini juga sering digunakan untuk menunjukkan kepekaan terhadap input selain itu yang diukur, yaitu perubahan lingkungan. Untuk Misalnya, sensitivitas dari sistem atau elemen dapat dikutip untuk perubahan dalam fluktuasi suhu atau mungkin pada tegangan listrik memasok. Jadi sensor pengukuran tekanan dapat dikutip sebagai memiliki suhu sensitivitas ± 0,1% dari membaca per ^ ^ C perubahan suhu. Contoh Keseimbangan musim semi memiliki defleksinya diukur untuk beberapa beban
dan memberikan hasil sebagai berikut. Tentukan kepekaannya. Memuat dalam kg 0 Lendutan dalam mm 0 1 10 2 20 3 30 4 40 Gambar 1.20 menunjukkan grafik output terhadap input. Grafik memiliki kemiringan 10 mm / kg dan jadi ini adalah sensitivitas. Contoh Sebuah pengukuran tekanan sistem (sensor diafragma memberikan kapasitansi perubahan dengan output diproses oleh rangkaian jembatan dan ditampilkan pada diisplay digital) dinyatakan sebagai memiliki berikut karakteristik. Jelaskan arti dari istilah: Range:0-125kPa dan0-2500kPa Akurasi:±1% daripembacaanditampilkan Suhusensitivitas: ± 0,1% daripembacaanper°C Rentang inimenunjukkan bahwasistem dapatdigunakan untuk mengukurpressm-es 0-125kPa atau0-2500kPa.Akurasidinyatakan sebagai persentasepembacaanditampilkan, sehingga apabila instrumen tersebutmenunjukkan tekanan, katakanlah, 100kPamaka kesalahanakan± 1kPa.itu sensitivitas suhumenunjukkan bahwajika perubahansuhuoleh PC yangmembacaakanditampilkandalamkesalahan dengan±0,1% darinilai. Jadi untuktekanan, katakanlah, 100 kPa^vkesalahanakan±0,1kPauntuk PCperubahan suhu. 1.3.5Stabilitas Stabilitassistem adalahkemampuannya untukmemberikanoutput yang samabila digunakan untuk mengukurinputkonstan selamaperiode waktu.Driftjangkasering digunakan untuk menggambarkanperubahan outputyang terjadidari waktu ke waktu. drift dapat dinyatakansebagai persentasedari outputberbagaifiiU. Noljangka pergeserandigunakan untukperubahan yang terjadi padaoutput ketikaada nol masukan. 1.3.6Dinamiskarakteristik Istilahyang diberikan di karakteristik.Ini adalahnilai
atasmerujuk yang
padaapa yangdapat diberikanketikakondisi
disebutstatis mapankondisi
terjadi,yaitunilai yang diberikanketika sistematau elementelahmenetap setelah menerimabeberapa masukan.Paradynamid"karakteristikmengacu pada perilakuantara waktubahwa perubahannilaiinput danwaktu bahwanilai yang diberikanoleh sistematau elemenmengendapkeSteadyStateyang nilai.Sebagai contoh, Gambar1.21menunjukkan bagaimanamembacasebuah ammeterdapat berubah bilasaatdiaktifkan. meter pointerberosilasisebelum menikahuntuk memberikanpembacaankondisi mapan. Berikut ini adalahtennsumum digunakanuntuk karakteristikdinamis. 1Response time Ini adalah waktuyangberlalusetelah inputke sistematau elemen yangtiba-tibameningkat darinolke nilaikonstansampaike titik di mana sistematau elemenmenghasilkan outputsesuai denganbeberapa ditentukanpersentase,misalnya95%,dari nilaiinput. 2Naikwaktu Iniadalah waktu yang dibutuhkanuntuk outputmeningkatke beberapaditentukan persentaseoutputkondisi mapan. Seringkaliwaktu naikmengacu pada waktu yang dibutuhkanuntuk outputmeningkat dari10% dari nilai kondisi mapan sampai 90atau 95% dari nilai kondisi mapan. 3Pembenahanwaktu Iniadalah waktu yang dibutuhkanuntuk outputyang mengendapdalampersentasetertentu, misalnya2%,dari nilaikondisi mapan. 1,4 Keandalan Jika Anda melemparkan sebuah koin sepuluh kali Anda mungkin menemukan, misalnya, bahwa tanah kepala paling atas enam kali dari sepuluh. Namun, jika Anda melempar koin untuk jumlah yang sangat besar kali maka kemungkinan bahwa itu akan mendarat kepala paling atas setengah dari kali. Probabilitas itu kepala mendarat paling atas dikatakan setengah Probabilitas peristiwa tertentu terjadi masih defmed sebagai ^ ^ KoKiTH, jumlah kemunculan acara probabilitas = total jumlah percobaan ketika jumlah total percobaan sangat besar. Probabilitas dari koin mendarat dengan baik kepala atau ekor paling atas kemungkinan menjadi 1, karena setiap kali koin dilempar acara ini akan terjadi. Sebuah kemungkinan saya berarti kepastian bahwa acara ini akan berlangsung setiap kali. Itu probabilitas berdiri mendarat koin di tepi dapat dianggap nol, karena jumlah kejadian dari peristiwa semacam itu adalah nol. Itu lebih dekat probabilitas adalah untuk 1 acara yang lebih sering akan terjadi, sedangkan lebih dekat itu adalah untuk nol kurang sering akan terjadi. Keandalan merupakan syarat penting dari sistem pengukuran. Itu keandalan sistem pengukuran, atau elemen dalam sistem tersebut, adalah
didefinisikan sebagai probabilitas bahwa akan beroperasi ke tingkat yang disepakati kinerja, untuk jangka waktu tertentu, sesuai dengan lingkungan tertentu kondisi. Tingkat prestasi yang disetujui mungkin bahwa sistem pengukuran memberikan akurasi tertentu. Keandalan dari suatu sistem pengukuran kemungkinan akan berubah dengan waktu sebagai akibat dari mungkin mata air perlahan peregangan dengan waktu, nilai resistansi berubah sebagai hasil penyerapan kelembaban, dikenakan di kontak dan kerusakan umum karena dengan kondisi lingkungan. Misalnya, hanya setelah pengukuran sistem telah dikalibrasi, keandalan harus 1. Namun, setelah mungkin enam bulan keandalan mungkin turun menjadi 0,7. Jadi sistem tidak dapat kemudian diandalkan untuk selalu memberikan akurasi yang diperlukan pengukuran, biasanya hanya memberikan akurasi yang dibutuhkan tujuh kali dalam sepuluh pengukuran, tujuh puluh kali dalam seratus pengukuran. Sebuah sistem keandalan yang tinggi akan memiliki tingkat kegagalan yang rendah. Tingkat kegagalan adalah berapa kali selama beberapa periode waktu yang sistem gagal memenuhi tingkat kinerja yang diperlukan, yakni: Tingkat kegagalan sejumlah kegagalan sejumlah sistem diamati waktu x diamati Tingkat kegagalan 0,4 per tahun berarti bahwa dalam satu tahun, jika sepuluh sistem yang diamati, 4 akan gagal memenuhi tingkat kinerja yang diperlukan. Jika 100 sistem yang diamati, 40 akan gagal untuk memenuhi tingkat yang diperlukan kinerja. Tingkat kegagalan dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. Untuk Misalnya, tingkat kegagalan untuk sistem pengukuran temperatur digunakan dalam panas, berdebu, lembab, kondisi korosif mungkin 1,2 per tahun, sedangkan untuk sistem yang sama digunakan dalam lingkungan kering, sejuk, non-korosif mungkin 0,3 per tahun. Dengan sistem pengukuran terdiri dari sejumlah elemen, kegagalan terjadi ketika hanya salah satu elemen gagal untuk mencapai yang diperlukankinerja. Dengan demikian dalam sistem untuk pengukuran suhu dari cairan di pabrik tertentu kita mungkin memiliki termokopel, amplifier dan meter. Tingkat kegagalan ini mungkin tertinggi untuk termokopel karena itu adalah elemen dalam kontak dengan cairan, sementara yang lain elemen cenderung dalam suasana yang terkendali dari ruang kontrol. Keandalan dari sistem sehingga mungkin nyata ditingkatkan oleh memilih bahan untuk termokopel yang menahan serangan oleh fluida. Jadi mungkin dalam selubung baja stainless untuk mencegah cairan masuk ke kontak langsung dengan kabel termokopel. Contoh Tingkat kegagalan untuk sistem pengukuran tekanan yang digunakan di pabrik A
ditemukan adalah 1,0 per tahun sementara sistem yang digunakan di pabrik B adalah 3,0 per tahun. Yang factoiy memiliki pengukuran tekanan paling dapat diandalkan sistem? Semakin tinggi reliabilitas semakin rendah tingkat kegagalan. Dengan demikian pabrik A memiliki sistem yang lebih handal. Solas Langgeng Sejahtera tingkat kegagalan dari 1,0 per tahun berarti bahwa jika 100 instrumen diperiksa selama satu tahun, 100 kegagalan akan ditemukan, yaitu rata-rata setiap instrumen gagal sekali. Solas Langgeng Sejahtera tingkat kegagalan sebesar 3,0 berarti bahwa jika 100 instrumen yang diperiksa ov ^ ra periode satu tahun, 300 kegagalan akan ditemukan, yaitu instrumen yang gagal lebih dari sekali dalam setahun. 1,5 Persyaratan Syarat utama suatu sistem pengukuran adalah kesesuaian untuk tujuan. Ini berarti bahwa jika, misalnya, panjang produk harus diukur dengan akurasi tertentu yang sistem pengukuran dapat digunakan untuk melakukan suatu pengukuran untuk akurasi itu. Sebagai contoh, panjang sistem pengukuran dapat dikutip sebagai memiliki akurasi ± 1 biarawati. Ini berarti bahwa semua nilai panjang memberikan hanya dijamin untuk akurasi ini, misalnya untuk pengukuran yang memberikan panjang 120 mm nilai sebenarnya hanya bisa dijamin antara 119 dan 121 mm. Jika kebutuhannya adalah bahwa panjang dapat diukur untuk akurasi ± 1 mm maka sistem yang cocok untuk tujuan itu. Jika, bagaimanapun, kriteria untuk sistem dengan akurasi ± 0,5 mm maka sistem adalah tidak cocok untuk tujuan itu. Dalam rangka untuk memberikan akurasi yang diperlukan, sistem pengukuran harus telah dikalibrasi untuk memberikan akurasi yang. Kalibrasi adalah proses membandingkan output dari suatu sistem pengukuran terhadap standar akurasi diketahui. Standar mungkin pengukuran lain sistem yang disimpan khusus untuk tugas kalibrasi atau beberapa cara mendefinisikan nilai-nilai standar. Di banyak perusahaan beberapa instrumen dan barang-barang seperti resistor standar dan sel disimpan dalam sebuah perusahaan standar departemen dan digunakan hanya untuk tujuan kalibrasi. 1.5.1 Kalibrasi Kalibrasi harus dilakukan dengan menggunakan peralatan yang dapat dilacak kembali ke standar nasional dengan catatan kalibrasi terpisahdisimpan untuk setiap instrumen pengukuran. Catatan ini mungkin berisi deskripsi instrumen dan nomor referensi nya, kalibrasi tanggal, hasil kalibrasi, seberapa sering instrumen yang menjadi dikalibrasi dan mungkin rincian dari prosedur kalibrasi yang akan digunakan, rincian setiap perbaikan atau modifikasi instrumen, dan setiap
keterbatasan pada penggunaannya. Standar nasional yang ditetapkan oleh perjanjian internasional dan dikelola oleh perusahaan nasional, misalnya Nasional Fisik Laboratory di Inggris dan Badan Standar Nasional di Amerika Serikat.Ada tujuh standar primer tersebut, dan dua tambahan yang, yang utama adalah: 1 Massa Standar massa, kilogram, didefinisikan sebagai massa suatu paduan silinder (90% platinum iridium-10%) dari ketinggian yang sama dan diameter yang diselenggarakan di Biro Internasional Berat dan Ukuran di Sevres di Perancis. Duplikat dari standar ini diadakan di lain negara. 2 Panjang Standar panjang, meter, didefinisikan sebagai panjang jalan ditempuh oleh cahaya dalam ruang hampa selama interval waktu durasi 1/299 792 458 per detik. 3 Waktu Standar waktu, yang kedua, didefinisikan sebagai durasi waktu 9 192 631 770 periode osilasi dari radiasi yang dipancarkan oleh cesium-133 atom dalam kondisi tepat didefinisikan dari resonansi. 4 Saat Ini Solas Langgeng Sejahtera standar saat ini, ampere, didefinisikan sebagai arus konstan yang, jika diselenggarakan dalam dua konduktor paralel lurus tak terbatas panjang, melingkar diabaikan penampang, dan ditempatkan satu meter terpisah dalam ruang hampa, akan menghasilkan antara konduktor kekuatan sama dengan 2 x 10 '^ N per meter panjang. 5 Suhu The Kelvin (K) adalah satuan suhu termodinamik dan didefinisikan sehingga suhu di mana cairan air, uap air dan es berada dalam kesetimbangan (dikenal sebagai titik tripel) adalah 273,16 K. skala temperatiu'e dirancang oleh Lord Kelvin membentuk dasar dari suhu mutlak skala praktis yang digunakan dan didasarkan pada jumlah titik suhu tetap, misalnya titik fiieezing emas pada 1337,58 K. 6 Luminous intensitas Para candela didefinisikan sebagai intensitas cahaya, dalam memberikan arah, dari sumber tertentu yang memancarkan radiasi monokromatik frekuensi 540 x 10 '^ Hz dan yang memiliki intensitas radiasi dari 1/683 watt per unit steradian (sudut kesatuan yang solid, lihat di bawah).
7 Jumlah zat Mol didefinisikan sebagai jumlah zat yang mengandung sebagai banyak entitas dasar karena ada atom dalam 0,012 kg karbon 12 isotop. Standar tambahan adalah: 1 Pesawat sudut Para radian adalah sudut pesawat antara dua jari-jari lingkaran yang memotong pada keliling busur dengan panjang sama dengan jari-jari (Gambar 1.22). 2 Padat sudut Para steradian adalah sudut solid kerucut yang, memiliki titik di pusat bola, memotong area permukaan bola sama dengan kuadrat jari-jari (Gambar 1.23). Standar Primaiy digunakan untuk mendefinisikan standar nasional, tidak hanya di Solas Langgeng Sejahtera primaiy jumlah tetapi juga dalam jumlah otlier yang dapat diturunkan dari mereka. Misalnya, standar ketahanan suatu kumparan Manganin kawat didefinisikan dalam hal jumlah utama dari panjang, massa, waktu dan saat ini. Biasanya standar-standar nasional pada gilirannya digunakan untuk mendefinisikan referensi standar yang dapat digunakan oleh badan-badan nasional untuk kalibrasi standar yang diadakan di pusat-pusat kalibrasi. Peralatan yang digunakan dalam kalibrasi alat dalam sehari-hari penggunaan perusahaan mungkin akan kembali dilacak dengan standar nasional di mengikuti cara: 1 Standar nasional digunakan untuk mengkalibrasi standar untuk kalibrasi pusat. Kalibrasi standar 2 tengah digunakan untuk mengkalibrasi standar untuk instrumen produsen. 3 instrumen Standarisasi dari produsen alat yang digunakan untuk memberikan in-perusahaan standar. 4 Dalam perusahaan-standar yang digunakan untuk mengkalibrasi instrumen proses. Ada rantai ketertelusuran sederhana dari instrumen yang digunakan dalam memproses kembali ke standar nasional (Gambar 1,24). Dalam kasus, katakanlah, termometer bola kaca, ketertelusuran yang mungkin: 1 Standar Nasional titik suhu termodinamika tetap 2 Kalibrasi pusat standar termometer hambatan platina dengan akurasi ± 0.005T 3 Sebuah standar in-perusahaan termometer resistansi platinum dengan akurasi ± 0.0rc 4 Instrumen proses termometer bola kaca dengan akurasi iO.rC
1.5.2 Keamanan sistem Peraturan keselamatan wajib meletakkan tanggung jawab pengusaha dan karyawan untuk keselamatan di tempat kerja. Ini termasuk bagi pengusaha tugas untuk: • Pastikan bahwa tanaman proses dioperasikan dan dipelihar a dengan cara yang aman sehingga kesehatan dan keselamatan karyawan dilindungi. • Menyediakan monitoring dan sistem shutdown untuk proses yang mungkin mengakibatkan kondisi berbahaya. Karyawan juga memiliki tugas untuk: • Hati-hati yang wajar dari keselamatan mereka sendiri dan untuk keselamatan orang lain. • Hindari menyalahgunakan atau merusak peralatan yang dirancang untuk melindungi rakyat keselamatan. Dengan demikian, dalam desain sistem pengukuran, memperhatikan harus dibayar untuk keselamatan baik dalam instalasi dan operasi. Demikian: • Kegagalan dari setiap komponen dalam sistem tidak harus membuat berbahaya situasi. • Kegagalan yang menghasilkan sirkit kabel terbuka atau pendek atau pendek hubungan arus ke tanah seharusnya tidak menciptakan situasi berbahaya. • Modus mendatang kegagalan harus dipertimbangkan untuk gagal-aman desain sehingga, dalam hal kegagalan, sistem mungkin switch olBf ke dalam kondisi aman. • Sistem harus mudah diperiksa dan mudah dipahami. Risiko utama dari instrumentasi listrik adalah listrik dan kemungkinan menyebabkan kebakaran atau ledakan akibat mungkin kabel atau komponen terlalu panas atau lengkung bunga api terjadi di sebuah ledakan atmosfer. Oleh karena itu perlu untuk memastikan bahwa seorang individu caimot menjadi terhubung antara dua titik dengan beda potensial lebih besar dari sekitar 30 V dan ini membutuhkan desain yang cermat pembumian sehingga selalu ada jalur kembali eartliing cukup untuk mengoperasikan setiap pelindung perangkat jika terjadi kesalahan terjadi. Masalah Pertanyaan 1 sampai 5 memiliki empat pilihan jawaban: A, B, C dan D, Pilih jawaban yang benar dari pilihan jawaban. 1 Tentukan apakah masing-masing pernyataan ini Benar (B) atau Salah (S). Sensor dalam sistem pengukuran memiliki: (I) Sebuah input dari variabel yang diukur, (Ii) Suatu output dari sinyal dalam bentuk yang sesuai untuk diproses lebih lanjut di sistem pengukuran. Pilihan Sebuah B
mana
yangTERBAIKmenjelaskandua
pernyataan?
C D (PL (ii) T (i)T (ii) S (i) S (IOT (i) S (ii) S 2Berikut ini daftarjenis-jenissinyalyang terjadisecara berurutandi berbagaitahapan dalamsuatu sistem pengukurantertentu: (i)Suhu (ii)Tegangan (iii)Lebih besartegangan (iv)Gerakanpointerdiskala Prosesorsinyaladalah elemenfungsionaldalam pengukuran sistemyang mengubahsinyal dari: A (i) (ii) B (ii) (iii) C (iii) (iv) D (ii) (iv) 3Tentukanapakah masing-masingpernyataanini Benar (B) atau Salah (S). Perbedaanantara nilaidiukur darisaat ini dalam listriksirkuit dannilaisebelum sistempengukuran,sebuah ammeter, dimasukkandi sirkuitlebih besaryang lebih besar: (i)Hambatan darimeter, (ii)Hambatan darisirkuit. Pilihan mana yangTERBAIKmenjelaskandua pernyataan? Sebuah B C D (i)T (ii) T (i)T (ii) S (DARI (ii) T (i) S (ii) S 4Tentukanapakah masing-masingpernyataanini Benar (B) atau Salah (S). Sebuah sistempengukuranyang sangat handaladalah salah satudi mana adatinggi kemungkinan bahwasistemakan: (i) memerlukankalibrasisering. (ii)Mengoperasikanke tingkatyang ditentukankinerja. Pilihan mana yangTERBAIKmenjelaskandua pernyataan? A (i) T (ii) T
B (i) T (ii) C (i) S (ii) D (i) S (ii) 5Tentukanapakah masing-masingpernyataanini Benar (B) atau Salah (S).
S T S
Sebuah sistem pengukuran yang memiliki kekurangan pengulangan adalah salah satu mana mungkin ada: (i) fluktuasi acak dalam nilai yang diberikan oleh pengukuran berulang dari variabel yang sama. (ii) Fluktuasi nilai yang diperoleh dengan pengukuran berulang selama beberapa sampel. Pilihan mana yang TERBAIK menjelaskan dua pernyataan? A (i) T (ii) T B (i) T (ii) S C (i) S (ii) T D (i) S (ii) S 6 Daftar dan menjelaskan elemen fungsional dari sistem pengukuran. 7 Jelaskan syarat (a) keandalan dan (b) pengulangan bila diterapkan ke sistem measiu-ement. 8 Jelaskan apa yang dimaksud dengan standar kalibrasi harus menjadi tertelusur ke standar nasional. 9 Jelaskan apa yang dimaksud dengan 'kesesuaian untuk tujuan' ketika diterapkan pada sistem pengukuran. 10 Keandalan dari suatu sistem pengukuran dikatakan 0,6. apa artinya? 11 instrumen pengukuran yang digunakan di ruang alat perusahaan yang ditemukan memiliki tingkat kegagalan dari 0,01 per tahun. Apa ini artinya? 12 Tentukan sensitivitas instrumen yang memberi berikut bacaan: (a) Beban kg 0 2 4 6 8 Lendutan nmi 0 18 36 54 72 (b) Suhu X 0 10 20 30 40 Tegangan mV 0 0,59 1,19 1,80 2,42 (c) LoadN 0 1 2 3 4 Biaya pC 0 3 6 9 12 13 Kalibrasi voltmeter memberikan data berikut. Tentukan histeresis maksimum kesalahan sebagai persentase dari rentang skala penuh. Meningkatkan masukan: Standar mV 0 1,0 2,0 3,0 4,0 Voltmeter mV 0 1,0 1,9 2,9 4,0 Penurunan masukan:
Standar mV Voltmeter mV 4,0 3,0 2,1 1,1 0
4,0
3,0
2,0
1,0
0
