Pengukuran sinyal ternormalisir gas etilen kalibrasi 0,579 ppm

gelombang laser yang digunakan. Tidak semua panjang gelombang laser menghasilkan daya laser. Panjang gelombang yang menghasilkan daya laser disebut garis laser. Pada hasil scan pertama yaitu gambar 4.1, terdapat 9 garis laser yang ditunjukan oleh adanya puncak-puncak daya laser dengan nilai yang bervariasi. Sedangkan pada hasil scan kedua yaitu gambar 4.2, terdapat 8 garis laser saja, berkurang 1 garis laser yaitu garis laser ketujuh pada posisi steppermotor 9123. Hal ini menunjukan bahwa garis laser dapat tidak stabil. Ketidakstabilan ini dapat juga terjadi pada nilai dari daya laser. Contohnya daya laser pada garis laser kelima yaitu pada posisi steppermotor 8897 pada scan pertama gambar 4.1 bernilai 0,97 au sedangkan pada scan kedua gambar 4.2 bernilai 0,61 au. Ketidakstabilan daya laser ini terjadi pada garis laser dengan daya laser yang rendah sedangkan garis laser dengan daya yang cukup tinggi akan relatif stabil. Dari kedua grafik tersebut dapat dilihat bahwa posisi steppermotor yang memiliki daya yang tinggi tidak mengalami perubahan yang signifikan seperti pada garis laser ketiga 8733 dan garis laser keempat 8823. Adanya daya laser yang tidak stabil tersebut diakibatkan adanya perubahan suhu yang mengakibatkan pemuaian pada alat. Pemuaian tersebut mengakibatkan panjang resonator laser berubah sehingga mengkibatkan perubahan daya laser. Gangguan karena perubahan suhu tidak dapat dihindari oleh peneliti, namun dapat diminimalisir dengan penggunaan dudukan dari batang invar untuk mengusahakan panjang resonator tetap selama pengukuran. Pada gambar, satuan daya laser adalah arbitrary unit au. Au merupakan satuan sembarang. Hal ini dikarenakan alat yang digunakan belum melalui proses kalibrasi. Sinyal ternormalisir juga bersatuan au karena merupakan sinyal fotoakustik yang dibagi dengan daya laser yang bersatuan au. Namun hal ini tidak mengganggu pengukuran karena sesuai persamaan 2.8, sinyal ternormalisir yang bersatuan au digunakan sebagai perbandingan dan habis terbagi untuk mencari konsentrasi. Pada dasarnya pengukuran dapat dilakukan pada semua posisi steppermotor yang memiliki daya lasergaris laser. Namun dalam melakukan pengukuran perlu diperhatikan daya laser pada garis laser yang akan digunakan. Garis laser yang baik untuk digunakan dalam pengukuran adalah garis laser yang berdaya tinggi dan stabil. Selain memperhatikan daya laser pada posisi stepermotor juga perlu diperhatikan sinyal fotoakustik yang dihasilkannya. Grafik sinyal fotoakustik terhadap posisi steppermotor untuk etilen 0,579 ppm disajikan pada gambar 4.3 berikut: Gambar 4.3 Grafik sinyal fotoakustik terhadap posisi steppermotor dari etilen 0,579 ppm hasil scan kedua. Gambar 4.3 menunjukan bahwa setiap garis laser tidak selalu menghasilkan sinyal fotoakustik. Berdasarkan rumus 2.5, sinyal fotoakustik pada satu garis laser tertentuposisi steppermotor tertentu dipengaruhi oleh 4 faktor yaitu, daya laser pada garis laser yang sama, konstanta sel fotoakustik yang dipakai, konsentrasi dari molekul gas yang ada di sel fotoakustik dan koefisien serapan gas pada posisi garis laser tersebut. Koefisien serapan bervariasi tergantung jenis gas dan garis laserposisi steppermotor. Artinya pada garis laser yang sama, koefisien serapan gas berbeda tergantung pada jenis gasnya, sedangkan untuk jenis gas yang sama, koefisien gasnya berbeda untuk setiap garis laser. Perbedaan koefisien serapan gas ini disebabkan karena molekul gas dalam sel fotoakustik hanya menyerap energi dari laser yang memiliki -0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 8200 8400 8600 8800 9000 9200 9400 9600 S in y al Fo to aku sti k au Posisi Steppermotor energi yang sesuai dengan energi transisi dari molekul tersebut sehingga penyerapan hanya terjadi pada posisi tertentu untuk jenis gas tertentu. Sinyal ternormalisir didapatkan dengan membagi sinyal fotoakustik dengan daya laser pada posisi steppermotor yang sama sesuai dengan rumus 2.6. Sinyal ternormalisir untuk etilen 0,579 pmm disajikan pada gambar 4.4 berikut: Gambar 4.4 Grafik sinyal ternormalisir terhadap posisi steppermotor dari etilen 0,579 ppm. Sinyal ternormalisir pada setiap garis laser dipengaruhi oleh konsentrasi gas pada sel fotoakustik dan koefisien serapan gas seperti pada rumus 2.6. Karena sel fotoakustik yang digunakan selama penelitian tetap, dan dalam sekali proses scan, konsentrasi gas penyerap dalam sel fotoakustik adalah konstan, maka sinyal ternormalisir sebanding dengan koefisien serapan gas penyerapnya seperti pada rumus 4.1 berikut: � � ≈ � � 4.1 -0.05 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 8200 8400 8600 8800 9000 9200 9400 9600 Si n yal Te rn o rm alisi r au Posisi Steppermotor Berdasarkan rumus 4.1, semakin besar sinyal ternormalisirnya, menunjukan semakin besar koefisien serapan gasnya. Garis laser yang baik digunakan untuk pengukuran konsentrasi gas selain memiliki daya laser yang cukup dan stabil juga harus memiliki koefisien serapan gas yang tidak terlalu rendah. Perlu diperhatikan bahwa tidak semua posisi steppermotor yang berdaya tinggi memiliki koefisien serapan yang tinggi, begitu pula sebaliknya tidak semua posisi steppermotor yang memiliki koefisien serapan yang tinggi memiliki daya laser yang stabil. Koefisien serapan gas yang tinggi pada posisi steppermotor dengan daya laser rendah dan tidak stabil dapat mengakibatkan energi laser habis terserap. Jika energi laser habis terserap maka tidak ada energi yang dapat digunakan untuk membangkitkan sinyal fotoakustik, sehingga pengukuran konsentrasi gas tidak dapat dilakukan. Dengan memperhatikan hal tersebut peneliti memilih menggunakan garis laser pada posisi steppermotor 8733 yang memiliki daya laser yang paling tinggi, stabil dan memiliki koefisien serapan yang baik. Garis laser 8733 ini selanjutnya akan digunakan dalam pengukuran konsentrasi. Data yang dihasilkan untuk etilen 0,579 ppm kalibrasi dapat dilihat pada tabel 4.1 berikut: Tabel 4.1. Tabel daya laser, sinyal fotoakustik, dan sinyal ternormalisir terhadap posisi steppermotor untuk udara yang dicampur dengan gas etilen 0,579 ppm kalibrasi. Scan Etilen Daya Laser Watt Sinyal Fotoakustik Volt Sinyal Ternormalisir VoltWatt Pertama 2,81 0,81 0,29 Kedua 2,93 0,61 0,21

b. Pengukuran sinyal ternormalisir udara sinyal latar.

Pengukuran sinyal ternormalisir udara ini dilakukan untuk meminimalisir adanya gangguan dari gas lain yang terkandung dalam udara yang digunakan sebagai gas pembawapendorong gas sampel ke sel fotoakustik. Pengukuran sinyal ternormalisir udara ini disebut juga pengukuran sinyal latar. Data untuk pengukuran sinyal latar berupa tabel dan grafik daya laser dan sinyal fotoakustik terhadap sinyal fotoakustik. Dengan prinsip yang sama seperti pada pengukuran gas etilen 0,579 ppm, data disajikan dalam tabel 4.2 berikut : Tabel 4.2. Tabel daya laser, sinyal fotoakustik, dan sinyal ternormalisir terhadap posisi steppermotor untuk udara yang dialirkan ke dalam sel fotoakustik sinyal latar. Hari Daya Laser Watt Sinyal Fotoakustik Volt Sinyal Ternormalisir VoltWatt Pertama 2,56 Kedua 1,22 Ketiga 1,95 Keempat 2,44 Dari tabel 4.2 terlihat bahwa pada posisi steppermotor yang memiliki serapan gas etilen tidak terdapat sinyal fotokustik yang artinya tidak terdapat gas etilen pada udara yang dapat mengganggu nilai pengukuran.

c. Pengukuran sinyal ternormalisir gas etilen produksi sampel.

Daya laser, sinyal fotoakustik dan sinyal ternormalisir untuk setiap posisi steppermotor yang memiliki puncak daya laser setiap harinya disajikan pada tabel 4.3 berikut: Tabel 4.3. Tabel daya laser, sinyal fotoakustik, dan sinyal ternormalisir terhadap posisi steppermotor untuk udara yang dialirkan melalui cuvet berisi buah apel ke dalam sel fotoakustik setiap hari. Hari Scan Daya Laser Watt Sinyal Fotoakustik Volt Sinyal Ternormalisir VoltWatt Pertama 1 1,83 2 1,83 3 1,83 Kedua 1 1,22 17,36 14,22 2 1,22 18,04 14,79 3 1,22 17,78 14,57 Ketiga 1 2,44 47,14 19,31 2 2,44 48,23 19,77 3 2,44 49,34 20,21 Keempat 1 2,81 59,69 21,26 2 2,93 63,72 21,75 3 2,93 62,98 21,49

B. Pembahasan

Penelitian ini dilakukan dengan tujuan mengukur konsentrasi serta melihat perubahan konsentrasi gas yang dihasilkan oleh sampel yaitu buah Apel selama 4 hari berturut-turut. Buah Apel yang digunakan selama 4 hari percobaan adalah buah yang sama dan disimpan pada ruang terbuka dan suhu kamar. Pengukuran dilakukan rata-rata pada jam 8.00 hingga 12.00 setiap harinya. Pengukuran dilakukan dengan 3 tahap. Tahap pertama adalah penentuan posisi steppermotor yang memiliki serapan yang tinggi untuk gas etilen dengan menscan udara yang dicampur dengan gas etilen 0,579 ppm. Hasil scan dari tahap pertama juga digunakan sebagai kalibrasi dalam mengukur konsentrasi etilen produksi buah Apel. Tahap kedua yaitu penentuan sinyal latar dengan menscan udara yang dialirkan ke sel fotoakustik untuk melihat kemungkinan adanya gangguan dari gas lain maupun gas etilen yang terkandung pada udara. Berdasarkan tabel 4.2, tidak terdapat sinyal latar yang mungkin mengganggu hasil pengukuran, maka sinyal ternormalisir dari kalibrasi etilen 0,579 ppm dan pengukuran etilen dari buah Apel dapat langsung digunakan untuk mengukur konsentrasi gas etilen produksi buah Apel. Sebaliknya, jika terdapat sinyal latar dalam pengukuran maka sinyal ternormalisir kalibrasi dan sinyal ternormalisir dari pengukuran terlebih dulu harus dikurangi dengan sinyal latar. Tahap yang terakhir adalah dengan menscan udara yang membawa gas keluaran dari sampel buah Apel.

1. Kalibrasi

Pada gambar 4.1, ditunjukan bahwa pada garis laser di posisi steppermotor 8733 terdapat serapan energi laser oleh molekul gas etilen yang ditunjukkan oleh adanya sinyal ternormalisir pada posisi tersebut. Pada posisi steppermotor tersebut pengukuran konsentrasi gas etilen dari