Kesalahan pengukuran
8.4. Kesalahan pengukuran
8.4.1. Kesalahan pada “gate”
Pengukuran frekuensi dan waktu Gelombang (a) dan (b) dengan
counter elektronik menyatakan sinyal input yang mempunyai beberapa
mempunyai fasa berbeda ketidaktelitian, karena instrumen
dibandingkan dengan sinyal itu sendiri. Satu kesalahan gating. Dengan jelas, pada satu instrumen yang paling umum
hal akan terbaca 6 pulsa, dalam adalah “gating error” yang terjadi
hal yang lain hanya 5 pulsa dapat pada pengukuran frekuensi dan
lewat melalui gerbang. Sehingga perioda. Untuk pengukuran
ketidakpastian frekuensi, gerbang utama terbuka
terdapat
±1 dalam dan tertutup oleh pulsa output
perhitungan
pengukuran ini. osilator. Ini menyebabkan sinyal
Dalam mengukur frekuensi input dapat lewat melalui gerbang
rendah, gating error dapat dan dihitung oleh DCAs. Pulsa
mempengaruhi pada kesalahan gating tidak sinkron dengan sinyal
hasilnya. Ambilah sebagai contoh input; pada kenyataannya
pada keadaan dimana frekuensi keduanya adalah sinyal yang
10 Hz yang akan diukur dan sama sekali tidak berhubungan.
interval gating time 1 detik Pada gambar 8-24. interval gating
(pemisalan yang beralasan). diberikan oleh gelombang.
Dekade counter akan frekuensi dan pengukuran perioda menunjukkan 10 ±1, ketidaktelitian
dinyatakan sebagai berikut, 10%. Oleh karena itu pada
misalkan :
frekuensi rendah pengukuran f c = frekuensi kristal (atau periode lebih disukai dari pada
frekuensi clock) dari instrument. pengukuran frekuensi.
f x = frekuensi dari sinyal input pemisah antara pengukuran
Garis
yang tidak diketahui. Pada pengukuran perioda, jumlah pulsa yang terhitung sama dengan
Pada pengukuran frekuensi dengan gerbang waktu 1 detik, jumlah pulsa yang terhitung
Nf = fx . Frekuensi cross over, dimana N p =N f adalah :
fc = fo atau fo = fc fo
Sinyal pada frekuensi lebih ketelitian pada fo disebabkan rendah dari fo akan dapat diukur
oleh gating error ± 1 adalah pada mode “period”; supaya
meminimumkan pengaruh dari persen. gating error ± 1. Pengurangan
fc
. Metoda ini memberikan hasil yang
dapat dipercaya, dengan tingkatan Ketidaktelitian pada time base 6 ketelitian 1 bagian untuk 10 ,
8.4.2. Kesalahan Time Base
juga menyebabkan kesalahan yang dinyatakan 1 siklus pada pengukuran. Pada pengukuran
frekuensi osilator kristal 1 MHz. frekuensi, time base juga
Bila “zero beating” dilakukan membuka dan menutup sinyal
secara visual (daripada untuk di gerbang, dan ini melengkapi pulsa
dengar), sebagai contoh dengan yang dihitung. Kesalahan time
menggunakan CRO, ketelitian base terdiri dari kesalahan
kalibrasi pada umumnya dapat kalibrasi osilator, kesalahan 7 mencapai 1 bagian dalam 10 .
stabilitas kristal jangka pendek dan jangka panjang.
Beberapa stasiun radio dengan Beberapa metoda untuk kalibrasi
frekuensi sangat rendah (VLF) kristal sering digunakan. Satu dari
meliputi daratan Amerika Utara teknik kalibrasi yang paling
dengan sinyal yang tepat pada sederhana adalah men “zerobeat”
range 16-20 kHz. Frekuensi osilator kristal dengan frekuensi
pendengar yang rendah cocok pendengar yang rendah cocok
tegangan, schock dan vibrasi, lokal dengan sinyal yang datang
siklus pemanasan kristal, dapat direkam pada “strip-chart
interferensi listrik dan sebagainya. recorder”. Diagram yang
Kesalahan ini dapat disederhanakan untuk prosedur ini
diminimumkan dengan mengambil diberikan pada gambar 8-25.
pengukuran frekuensi selama Ketelitian kalibrasi dapat
selang waktu gerbang time yang diperbaiki dengan menggunakan
panjang (10 detik sampai 100 stasion VLF daripada stasion HF,
detik) dan pengukuran perioda karena jalan transmisi untuk
rata-rata ganda (multiple periode frekuensi yang sangat rendah
average measurement). Gambar lebih singkat dari pada untuk
untuk stabilitas jangka pendek transmisi frekuensi tinggi.
pada kombinasi standar kristal- Kesalahan stabilitas kristal jangka
oven pada orde 1 atau 2 bagian pendek disebabkan oleh variasi 7 per 10 .
Gambar 8–25. Kalibrasi sumber frekuensi lokal .
Kesalahan stabilitas jangka Kurva perubahan frekuensi panjang merupakan sumber
terhadap waktu diperlihatkan pada ketidaktelitian pada pengukuran
8–21. Ketepatan frekuensi atau waktu. Stabilitas
gambar
perubahan frekuensi kristal mula- 6 jangka panjang adalah fungsi dari mula pada orde 1 bagian per 10 usia dan memperburuk kristal.
per hari. Kecepatan ini akan Karena kristal pada temperatur
menurun, bila kristal digunakan bersiklus dan dijaga pada osilasi
pada temepratur operasinya, o yang kontinu, tegangan selama
secara normal kira-kira 50 s/d 60 perbuatan dibebaskan, dan
C, dengan stabilitas puncak 1 partikel kecil yang tertangkap pada 9 bagian per 10 . Bila instrumen
permukaan dialirkan
yang mengandung kristal dibuka mengurangi ketebalannya. Pada
untuk
dari sumber daya untuk perioda umumnya, fenomena ini akan
waktu yang cukup untuk waktu yang cukup untuk
dilakukan kalibrasi. sebenarnya sesudah pendinginan akan berubah beberapa siklus, dan frekuensi permulaannya tidak
Gambar 8 - 26. Perubahan frekuensi terhadap waktu untuk “oven-controlled crystal”
Untuk memperlihatkan efek input. Ketelitian dengan mana stabilitas jangka panjang dengan
gerbang dibuka atau ditutup ketelitian pengukuran yang
adalah fungsi dari kesalahan absolut, misalkanlah osilator
“Trigger Level”. Pada penggunaan dikalibrasi 1 bagian dalam 10 9 , yang umum, sinyal input diperkuat
dan dicapai stabilitas jangka (long- dan dibentuk, dan kemudian term stability) 1 bagian dalam 10 8 dimasukkan ke rangkaian schmitt
per hari. Misalkan lebih lanjut trigger yang mensuplay gerbang bahwa kalibrasi dilakukan 60 hari
ini dengan pula pengatur. yang lalu. Ketelitian yang
Biasanya sinyal input berisi digaransikan saat ini adalah 1 x
sejumlah komponen yang tidak
-9 -8
10 -7 + 60 x 10 = 6.01 x 10 , atau diharapkan atau noise, yang akan
6 bagian dalam 10 7 . sehingga diperkuat bersama-sama dengan dapat dilihat bahwa ketelitian sinyal.
absolut maksimum dapat dicapai, Waktu dimana terjadi terigger bila kalibrasi yang tepat dilakukan
pada rangkaian schmitt adalah pada waktu yang relatif pendek
fungsi dari penguatan sinyal input sebelum digunakan untuk
dan dari perbandingan “sinyal to pengukuran.
noise”. Pada umumnya kita dapat mengatakan bahwa kesalahan
waktu trigger dikurangi dengan Pada pengukuran interval waktu
8.4.3. Kesalahan “Level trigger”.
amplitudo sinyal yang besar dan
Ketelitian maksimum diperoleh bila yang akumulatif, ketelitian hal-hal seperti di bawah ini terjadi :
pengukuran sangat tergantung
a. Pengaruh dari kesalahan “one- pada waktu sejak kalibrasi count gating error” (satu
terakhir terhadap standard hitungan pada
primer atau sekunder. diminimumkan dengan
gerbang)
c. Ketelitian dari pengukuran pengukuran frekuensi lebih
waktu sangat dipengaruhi oleh besar dari
slope dari sinyal datang yang pengukurandi di bawah vfc,
vfc dan
sinyal gerbang. dimana fc adalah frekuensi
mengatur
Amplitudo sinyal yang besar clock dan counter.
dan rise time yang cepat
b. Karena stabilitas jangka memberikan ketelitian yang panjang mempunyai pengaruh
maksimum.