kaLibRasi II

Kalibrasi

       I.            Pengertian.

Menurut kalian, apa yang anda bisa simpulkan ketika anda mendengar kata kalibrasi? Kalibrasi adalah kegiatan untuk kebenaran konvensional nilai penunjukan alat ukur dan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukurnya.yang mampu telusur (traceable) ke standar nasional untuk satuan ukuran dan internasional dan bahan-bahan acuan tersertifikasi.       Menurut ISO/IEC Guide 17025:2005 dan Vocabulary of International Metrology (VIM) adalah serangkaian kegiatan yang membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrumen ukur atau sistem pengukuran, atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur, dengan nilai-nilai yang sudah diketahui yang berkaitan dari besaran yang di ukur dalam kondisi tertentu. Dengan kata lain: suatu kegiatan pengukuran membandingkan Unit Under Test (UUT) dengan standar.

Oleh karena itu, setiap instrumen ukur harus dianggap tidak cukup baik sampai terbukti melalui kalibrasi dan atau pengujian bahwa instrumen ukur tersebut memang baik dan layak untuk dipergunakan sebagaimana fungsinya.

Kalibrasi hanya diperuntukkan alat yang sedang operasional bukan yg rusak. Jika mengalami kerusakan maka harus di perbaiki dahulu baru kemudian dilakukan kalibrasi untuk memastikan bahwa alat itu benar- benar dalam keadaan baik.

Sebelum kita masuk lebih dalam tentang kalibrasi maka seharusnya kita akan pahami terlebih dahulu mengenai istilah- istilah dan definisi tentang kalibrasi.

Istilah dan definisi berikut diberikan dalam bahasa inggris serta acuan dalam ISO Guide to the Expression of uncertainty in measurement (GUM) dan Vocabulary of basic and general term in metrologu (VIM) diberikan untuk memudahlan pemeriksaan ke dokumen acuan tersebut.

®       Besaran [quantity (measurable quantity)] [GUM B 2.1; VIM 1.1] = sifat dari suatu gejala, benda atau bahan yang dapat dibedakan secara kualitatif dan ditentukan secara kuantitatif.

®       Nilai [value (of a quantity)] [GUM B 2.2; VIM 1.18] = harga suatu besaran tertentu yang umumnya dinyatakan sebagai suatu angka satuan ukuran dikalikan dengan sesuatu.

®       Nilai benar [true value (of a quantity)] [GUM B 2.4; VIM 1.19] = nilai yang konsisten dengan definisi besaran. Catatan: nilai sebenarnya tidak dapat ditentukan dengan pengukuran karna setiap pengukuran memiliki ketidakpastian, lebih dari itu, definisi setiap besaran ukur bersifat tidak sempurna dan karena itu nilai sebenarnya hanya merupakan besaran hipotetik.

®       Nilai konvensional [conventional true value (of a quantity)] [GUM B 2.4;VIM 1.22] = nilai yang diberikan pada suatu besaran tertentu danditerima, kadang- kadang melalui kesepakatan, sebagai nilai yang mempunya ketidakpastian yang sesuai untuk tujuan tertentu. Catatan: nilai ini mungkin doperoleh dari sejumlah pengukuran yang sengaja dilakukan untuk menetapkan suatu nilai konvensional.

®       Pengukuran [measurement] [GUM B 2.5; VIM 2.1] = serangkaian operasi yang bertujuan untuk menetapkan nilai suatu besaran ukur.

®       Besaran ukur [measurand] [GUM B 2.10; VIM 2.6] = besaran tertentu yang nilainya diukur. Contoh: diameter sepotong baja pada suhu dan tekanan standar.

®       Besaran berpengaruh [influence quantity] [GUM B 2.11;VIM 2.10] = besaran tertentu yang bukan besaran ukur tetapi nilainya mempengaruhi hasil pengukuran

®       Hasil pengukuran [result of a measurement] [GUM B 2.11; VIM 3.1]. = nilai yang diberikan pada besaran ukur yang diperoleh melalui proses pengukuran. Catatan; nilai ini perlu disertai dengan informasi tambahan, termasuk ketidakpastian.

®       Hasil tak terkoreksi [uncorrected result] [GUM B 2.13; vim 3.3] = hasil pengukuran sebelum dikoreksi terhadapkesalahan yang disebabkan oleh pengaru sistematik.

®       Hasil terkoreksi [corrected result] [GUM B 2.14; VIM 3.4] = hasil pengukuran setelah dikoreksi terhadap kesalahan sistematik yang diketahui.

®        Akurasi [accuracy (of measurement)] [GUM B 2.16; VIM 3.5] = kedekatan antara hasil pengukuran dan nilai sebenarnya dari besaran ukur. Catatan; akurasi bersifat kualitatif dan tidak sama dengan presisi.

®        Daya ulang [repeatibility (of result of a measurement)] [GUM B 2.16;VIM 3.6] = kedekatan antara hasil- hasil pengukuran yang berurutan untuk besaran ukur yang sama yang dilakukan pada kondisi yang sama. Catatan: kondisi tersebut harus spesifik. Misalnya waktu, suhu, kelembaban saat pengukuran dilaksanakan.

®        Daya reproduksi [reproducibility (of result of a measurement)] [GUM 2.17;VIM 3.7] = kedekatan antara hasil- hasil pengukuran pengukuran untuk besaran ukur yang sama yang dilakukan pada kondisi yang berbeda. Catatan: kondisi yang berbeda tersebut harus dinyatakan secara spesifik, misalnya perbedaan suhu dan perbedaan kondisi lain yang mempengaruhi pengukuran.

®        Kesalahan [error (of a measurement)] [GUM B 2.19; VIM 3.10] = hasil pengukuran dikurangi nilai sebenarnya dari besaran ukur. Catatan : karena nilai sebenarnya tidak dapat diketahui dengan pasti maka kesalahan pengukuran juga tidak dapat diketahui dengan pasti maka kesalahan pengukuran juga tidak dapat diketahui dengan pasti.

®        kesalahan acak [random error] [GUM B 2.21; VIM 3.13] = hasil pengukuran dikurangi nilai rata- rata yang dihasilkan dari sejumlah pengukuran berulang berhingga dari besaran ukur yang sama.

®        Kesalahan sistematik [systematic error] [GUM B 2.22;VIM 3.14] = nilai rata- rata yang akan dihasilkan dari sejumlah pengukuran berhingga dari besaran ukur yang sama yang dilakukan secara berulang dikurangi nilai sebenarnya dari besaran ukur.

®        Koreksi [correction] [GUM B 2.23; VIM 3.15] = nilai yang dijumlahkan secara aljabar pada hasil pengukuran tak koreksi untuk mengkompensasi kesalahan sistematik yang diketahui.

®        Ketidakpastian [uncertainty] [GUM B 2. 18; VIM 3.9] = parameter hasil pengukuran yang memberikan karakter sebaran nilai- nilai yang secara layak dapat diberikan pada besaran ukur.

®        Ketidakpastian baku [standard uncertainty] [GUM 2.3.1] = ketidakpastian hasil pengukuran yang dinyatakan sebagai suatu simpangan baku.

®        Evaluasi ketidakpastian baku tipe A [type A evaluation (of standard uncertainty)] [GUM 2.3.2] = metode evaluasi ketidakpastian dengan analisis statistik dari serangkain pengamatan.

®        Evaluasi ketidakpastian baku tipe B [type B evaluation (of standard uncertainty)] [GUM 2.3.3] = metode evaluasi ketidakpastian dengan cara selain analisis statistik dari serangkaian pengamatan.

®        Ketidakpastian baku gabungan [combined standard untertainty] [GUM 2.3.4] = ketidakpastian baku hasil pemgukuran, bila hasil pengukuran diperoleh dari nilai sejumlah besaran lain, ketidakpastian baku gabungan bernilai sama dengan akar kuadrat positif dari jumlah semua suku yang merupakan varian atau kovarian besaran lain tersebut yang telah diberi bobot sesuai dengan bagaiimana hasil pengukuran bervariasi terhadap perubahan besaran tersebut.

®        Faktor cakupan [coverage factor] [GUM 2.3.6] = faktor numerik yang digunakan sebagai pengali terhadap ketidakpastian baku gabungan untuk memperoleh ketidakpastian bentangan.

®        Ketidakpastian bentangan [expanded uncertainty] [GUM 2.3.5] = besaran yang mendefinisikan interval di sekitar hasil pengukuran yang diharapkan mencakup sebagian besar distribusikan nilai yang dapat diberikan pada besaran ukur.

           

    II.            Tujuan Kalibrasi.

Ø  Mencapai ketertelusuran pengukuran. Hasil pengukuran dapat dikaitkan / ditelusur sampai ke standar yang lebih tinggi /teliti ( standar primer nasional dan /nternasional), melalui rangkaian perbandingan yang tak terputus.

Ø  Menentukan deviasi (penyimpangan) kebenaran nilai konvensional penunjukan suatu instrument ukur.

Ø  Menjamin hasil-hsil pengukuran sesuai dengan standar Nasional maupun Internasional.

Ø  Apa yang sebenernya yang  harus dikalibrasi??

Besaran listrik: Voltmeter, amperemeter, ohm-meter, power meter, kapasitansi meter, osiloskop, dll.

Besaran tekanan: Pressure gauge, manometer, pressure indikator, dll.

Besaran temperatur/suhu: Oven, termometer, termokopel, dll.

Besaran dimensi: Massa, berat, panjang, luas, volume

 III.            Manfaat Kalibrasi.

·         Menjaga kondisi instrumen ukur dan bahan ukur agar tetap sesuai dengan spesefikasinya.

·         Untuk mendukung sistem mutu yang diterapkan di berbagai industri pada peralatan laboratorium dan produksi yang dimiliki.

·         Bisa mengetahui perbedaan dengan harga yang benar dengan harga yang ditunjukan oleh alat ukur

  IV.            Prinsip Dasar Kalibrasi.

®       Obyek ukur (Unit Under Test)

®       Standar Ukur (Alat standar kalibrasi, Prosedur/Metrode standar ( Mengacu ke standar kalibrasi internasional atau prosedur yg dikembangkan sendiri oleh laboratorium yg sudah teruji (diverifikasi))

®       Lingkungan yg dikondisikan (Suhu dan kelembaban selalu dikontrol, Gangguan faktor lingkungan luar selalu diminimalkan & sumber ketidakpastian pengukuran)

®       Elemen fungsional dalam instrumen pengukuran

®       Metode simpangan

®       Kalibrasi statik dan metode pengukuran

®       Sensitivitas, dan linieritas

®       Akurasi, presisi, bias pada instrumen pengukuran

®       Penyetelan zero dan span.

®       Metrologi dan teknik pengukuran

®       Statistik dan ketidakpastian hasil pengukuran

®       Kesalahan dan simpangan hasil pengukuran

®       Penaksiran komponen ketidakpastian

®       Faktor cakupan ketidakpastian

     V.            Pedoman Kalibrasi.

Pedoman ketidakpastian bagi lab. Penguji dan lab. Kalibrasi memenuhi persyaratan SNI-19-17025-2006 tentang “Persyaratan Umum Kompetensi Laboratorium Penguji dan Kalibrasi”

Best Measurement Capability (BMC) merupakan faktor penting dalam akreditasi lab. Kalibrasi.

V. I            Evaluasi Best Measurement Capability (BMC)

Didefinisikan sebagai: ketidakpastian terkecil yang dapat dicapai oleh laboratorium dalam lingkup akreditasinya, dalam melakukan kalibrasi rutin standar pengukuran yang mendekati ideal yang digunakan untuk mendefinisikan, merealisasikan, memelihara atau mereproduksi suatu satuan dari besaran ukur tersebut atau satu atau lebih nilai-nilainya; atau peralatan ukur yang mendekati ideal yang digunakan untuk mengukur besaran tersebut.

V. II         Faktor BMC.

ü  Pendidikan, pelatihan dan pengetahuan teknis personel

ü  Kondisi lingkungan laboratorium kalibrasi.

ü  Pemeliharaan peralatan, termasuk interval kalibrasi dan verifikasi

ü  Metode kalibrasi

ü  Standar acuan dan alat ukur

ü  Teknik pengukuran

ü  Besaran berpengaruh

ü  Spesifikasi peralatan yang dapat dikalibrasi oleh laboratorium

V. III      Lab Kalibrasi.

ü  Memiliki personel manajerial dan teknis dengan wewenang dan sumber daya yang diperlukan untuk keperluan kalibrasi

ü  Memiliki pengaturan untuk memastikan agar manajemen dan personelnya bebas dari pengaruh dan tekanan komersial, keuangan dan tekanan intern dan ekstern.

ü  Memiliki kebijakan dan prosedur untuk memastikan adanya perlindungan atas kerahasiaan informasi dan hak kepemilikan pelanggan

ü  Memiliki manajemen teknis

V. IV      Manfaat Lab Kalibrasi

ü  Meningkatkan kepercayaan pelanggan terhadap mutu pelayanan

ü  Memberikan pengakuan kompetensi laboratorium

ü  Memberikan keuntungan pemasaran

ü  Merupakan cara untuk pemenuhan kebutuhan pelanggan

ü  Merupakan cara untuk meningkatkan dan memelihara kinerja laboratorium

ü  Meningkatkan keberterimaan di pasar internasional.

 VI.            Persyaratan Kalibrasi

·         Standar acuan yang mampu telusur ke standar Nasional / Internasional

·         Metode kalibrasi yang diakui secara Nasional / Internasional

·         Personil ( pelaku pengukuran ) kalibrasi yang terlatih, yang dibuktikan dengan sertifikasi dari laboratorium yang terakreditasi

·         Ruangan / tempat kalibrasi yang terkondisi, seperti suhu, kelembaban, tekanan udara, aliran udara, dan kedap getaran

·         Alat yang dikalibrasi atau kalibrator dalam keadaan berfungsi baik / tidak rusak.

VI. I          Ketidakpastian [Uncertainty] [GUM B 2. 18; VIM 3.9]

Perlu kita pahami untuk persyaratan di atas bisa menjadi sumber- sumber ketidakpastian. Ketidakpastian itu sendiri adalah parameter hasil pengukuran yang memberikan karakter sebaran nilai- nilai yang layak yang dapat diberikan besaran ukuran.

.

VI. II      Evaluasi ketidakpastian baku tipe A

[type A evaluation (of standard uncertainty)] [GUM 2. 3. 2]

            Metode evaluasi ketidakpastian dengan analisis statistik dari serangkaian pengamatan.

VI. III   Evaluasi ketidakpastian baku tipe B.

[type B evaluation(of standard uncertainty)] [GUM 2.3.3]

            Metode evaluasi ketidakpastian dengan cara selain analisis statistik dari serangkaian pengamatan.

VI. IV   Faktor cakupan.

[coverage factor] [GUM 2.3.6]

            Faktor numerik yang digunakan sebagai pengali terhadap ketidakpastian baku gabungan untuk memperoleh ketidakpastian bentangan.

VI. V      Ketidakpastian bentangan.

[expanded uncertainty] [GUM 2.3.5]

Besaran yg mendefinisikan interval di sekitar hasil pengukuran yg diharapkan mencakup sebagian besar distribusi nilai yg dapat diberikan pada besaran ukur.

VI. VI   Jenis – jenis ketidakpastian.

Menurut ISO GUM terdapat dua jenis evaluasi, yaitu:             tipe A dan tipe B

a.       Ketidakpastian Tipe A

Evaluasi statistik sumber uncertainty pengukuran tipe A dilakukan berdasarkan metode statistik terhadap hasil data dan pengamatan yg valid (serial) atau dengan kata lain menghitung uncertainty dari data hasil pengukuran berulang. Komponen- komponen untuk evaluasi uncertainty tipe A terjadi karena adanya sebaran nilai yg acak (random effect)

·         Menghitung nilai rata2  dari sebaran nilai acak yg didapat dari pengukuran.

·         Menghitung nilai deviasi standar dari data pengukuran
. ,

·         Setelah melakukan satu kali n pengamatan berulang, kemudian dilakukan pengamatan kedua dari dari n pengamatan berulang maka nilai rata – rata dapat dihitung lagi. Kemungkinan akan terjadi sedikit perbedaan antara rata- rata dari n pengamatan kedua dari rata – rata pengamatan pertama. Akhirnya Menghitung unctainty tipe A1 atau yg biasa disebut ESDM (Experintal Standard Deviation of the Mean). Adalah:

·         Dalam beberapa kasus perlu untuk mengetahui jumlah derajat kebebasan v, untuk satu set n pengukuran dimana diperoleh nilai rata – rata tersebut, kemudian Menghitung derajat kebebasan dari uncertainty tipe A1

b.      Ketidakpastian Tipe B

Pada umumnya uncertainty tipe B didapat dari:

Ø  Data pengukuran sebelumnya

Ø  Pengalaman dengan atau pengetahuan umum. Tentang tingkah laku dan sifat instrumen dan bahan yg relevan.

Ø  Spesifikasi pabrik

Ø  Data yg diberikan dalam sertifikat atau laporan lainya.

Ø  Ketidakpastian yg diberikan untuk data acuan yg diambil dari data book.

Contoh sederhana dari evaluasi tipe B adalah penggunaan ketidakpastian yang dilaporkan dalam sertifikat standar. Untuk memperoleh ketidakpastian baku, ketidakpastian bentangan dibagi dengan faktor cakupan yang diberikan dalam sertifikat tersebut. Tanpa adanya nilai faktor cakupan maka faktor cakupan sama dengan 2 dapat digunakan jika ketidakpastian bentangan mempunyai tingkat kepercayaan 95%

1.      Sertifikat kalibrasi (Ub1)

Untuk sertifika kalibrasi jenis sebarannya adalah sebaran normal, bila dicantumkan dalam sertifikat tingkat kepercayaannya 95%, maka faktor cakupannya diambil 2 sehingga ketidakpastian bakunya. Kalau faktor cakupannya dicantumkan maka nilai faktor cakupan tersebut digunakan, ketidakpastian bakunya adalah.

2.      Resolusi (Ub2)

Resolusi atau daya baca meter digital tergantung pada jumlah digitnya. Sehingga resolusi meter adalah digit terakhir dari meter sesuai dengan range pengukurannya, maka digit terakhir pada range pengukur itu menjadi rentang resolusinya, sehingga rentang paruh (semi range) adalah:

3.      Combined uncertainty (Uc)

Ketidakpastian baku gabungan (Combined uncertainty) dari suatu pengukuran digunakan untuk menggabung uncertainty tipe A dan Uncertainty tipe B.

4.      Derajat Kebebasan Efektif (V)

Maka untuk menghitung degrees of freedom atau derajat kebebasan (v) untuk ketidakpastian B dan perlunya perhitungan derajat kebebasan efektif terkait dengan komponen ketidakpastian adalah untuk memperoleh pemilihan nilai faktor pengali yang tepat untuk distribusi Student’s t dan juga memberikan indikasikehandalan penafsiran ketidakpastian.

Derajat kebebasan efektif yang tinggi mewakili jumlah pengukuran yang besar, sebaran yang sempit dan keyakinan yang tinggi terhadap nilai tersebut sebaliknya, derajat kebebasan efektif yang rendah terkait dengan sebaran yang lebar ayau keyakinan yg lebih rendah terhadap nilai tersebut.

Dan kita dapat menggunakan rumus formula sebagai berikut:

5.      Derajat Kebebasan Effektif

Nilai derajat kebebasan effektif dihitung untuk memberikan nilai yg tepat dalam pemilihan nilai faktor cakupan. Nilai derajat kebebasan efektif didapatkan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

6.      Faktor cakupan (k)

Setelah didapat nilai derajat kebebasan efektif, menentukan tingkat kepercayaan (CL) 95%, kemudian didapatkan nilai faktor cakupannya (k).

7.      Expanded uncertainty (Uexp)

Pada kalibrasi perhitungan uncertainty adalah menetapkan interval rentang hasil pengukuran yg diharapkan mencakup penyebaran yg lebih besar dari distribusi nilai-nilainya. Perhitungan uncertainty yg diharapkan adalah expanded uncertainty (Uexp), dimana expanded uncertainty merupakan perluasan dari combnined uncertainty.

Praktek internasional yg biasa diterapkan adalah memberikan tingkat kepercayaan sekitar 95% (95,45%). Untuk tingkat kepercayaan tertentu, nilai faktor cakupan bervariasi terhadap derajat kebebasan efektif.

Dalam banyak kasus nilai k sama dengan 2 dapat digunakan bila derajat kebebasan cukup besar, yaitu lebih besar atau sama dengan 30. Jika derajat kebebasab efektif relatif kecil, maka k dapat diperoleh dari tabel distribusi.

VII.            Ketertelusuran (treacebility)

Ketertelusuran (treacebility) adalah kemampuan dari suatu hasil ukur secara individu untuk dihubungkan ke standar-standar nasional/ internasional untuk satuan ukuran dan system pengukuran yang di sahkan secara nasional maupun internasional melalui suatu rantai perbandingan yang tak terputus.

Dengan kata lain: alat ukur untuk melakukan kegiatan kalibrasi harus terkalibrasi.

VI. I         Mearsuring Equipment.

Acuan nilai pada alat yg digunakan sebagai fungsi yang bermanfaat dengan tujuan mendapatkan nilai dari suatu fenomena alam. Bisa disebut UUT (Unit Under Test).

VI. II      Working Standard.

Sebagai acuan nilai  yang digunakan oleh pabrik – pabrik untuk mengeluarkan/ mensertifikatkan UUT (Unit Under Test). Bisa diartikan sebagai kalibrator dimana mengkalibrasikan Mearsuring Equipment .

VI. III   Reference standard.

Standard, umumnya dengan mutu metrologis tertimggi yang ada di suatu lokasi tertentu, yang digunakan sehari – hari untuk mengkalibrasikan bahan atau alat ukur.

VI. IV   National standard.

Adalah standar yang ditetapkan oleh pemerintah suatu negara sebagai basis/ dasar dalam menentukan semua standard yang lainnya untuk menyatakan suatu besaran maupun ukuran di negara tersebut.

*cacatan : standar nasional di suatu negara pada umumnya merupakan standar Primer.

VIII.            Test uncertainty ratio (TUR).

Merupakan perbandingan antara ketidakpastian yang ditetapkan (specifed) bagi instrument yang dikalibrasi terhadap ketidakpastian instrumen pengkalibrasi (kalibrator).