STUDI EKSPERIMENTAL KELAYAKAN PENGGABUNG pdf
STUDI EKSPERIMENTAL KELAYAKAN PENGGABUNGAN SISTEM INJEKSI ARUS LISTRIK DAN INDUKSI MEDAN MAGNET PADA TANAH FEASIBILITY EXPERIMENTAL STUDY OF THE INCORPORATION OF ELECTRICAL INJECTION SYSTEM AND MAGNETIC FIELD INDUCTION SYSTEM OF SOIL TUGAS AKHIR
Disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik
Program Studi S1 Teknik Fisika Fakultas Teknik Universitas Telkom
Oleh:
Al Fath Nuur Rochman 1108104057 FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS TELKOM BANDUNG 2015
UNIVERSITAS TELKOM
No. Dokumen
ITT-AK-FEK-PTT-FM-004/001
Jl. Telekomunikasi No. 1
No. Revisi
Ters. Buah Batu Bandung 40257
FORMULIR LEMBAR
Berlaku efektif
02 Mei 2011
PENGESAHAN TUGAS AKHIR
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Akhir dengan judul:
STUDI EKSPERIMENTAL KELAYAKAN PENGGABUNGAN SISTEM INJEKSI ARUS LISTRIK DAN INDUKSI MEDAN MAGNET PADA TANAH
(Feasibility Experimental Study of the Incorporation of Electrical Injection System and Magnetic Field Induction System of Soil)
Diajukan untuk memenuhi syarat Tugas Akhir Oleh:
AL FATH NUUR ROCHMAN 1108104057
Tugas Akhir ini telah disetujui untuk memenuhi sebagian dari persyaratan memeperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi S1 Teknik Fisika Fakultas Teknik Elektro Universitas Telkom
Telah diperiksa dan disetujui pada tanggal: ...........................................
Menyetujui,
Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II,
Dr. Dudi Darmawan, S.Si., M.T. Dr. Abrar, S.Si., M.Sc. NIP : 99740177-1
NIP : 14821262-1
UNIVERSITAS TELKOM
No. Dokumen
ITT-AK-FEK-PTT-FM-001/004
Jl. Telekomunikasi No. 1 Ters. Buah Batu Bandung
No. Revisi
FORMULIR PERNYATAAN
Berlaku efektif
02 Mei 2011
ORISINALITAS
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS
Sebagai sivitas akademika Universitas Telkom, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama
: Al Fath Nuur Rochman
NIM
Alamat : Taman Buaran Indah III B4 No. 18. Klender, Jakarta Timur
No. Tlp/HP
: fathnrochman@gmail.com
Menyatakan bahwa Jurnal Tugas Akhir/Thesis* ini merupakan karya orisinal saya sendiri, dengan judul:
“STUDI EKSPERIMENTAL KELAYAKAN PENGGABUNGAN SISTEM INJEKSI ARUS LISTRIK DAN INDUKSI MEDAN MAGNET PADA TANAH ” “FEASIBILITY EXPERIMENTAL STUDY OF THE INCORPORATION OF ELECTRICAL INJECTION SYSTEM AND MAGNETIC FIELD INDUCTION SYSTEM OF SOIL ”
Atas pernyataan ini, saya siap menanggung resiko/sanksi yang dijatuhkan kepada saya apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap kejujuran akademik atau etika keilmuan dan penulisan dalam karya ini,
Bandung, Oktober 2015 Yang menyatakan,
Al Fath Nuur Rochman 1108104057
ABSTRAK
Sistem injeksi arus listrik dan induksi medan magnet adalah beberapa contoh dari metode uji tak rusak. Kedua sistem tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Sistem injeksi sangat sensitif mendeteksi anomali pada tepi objek, namun tidak sensitif pada tengah objek. Sistem induksi memiliki kelebihan dapat mendeteksi langsung ke pusat objek, namun tidak sensitif mendeteksi anomali di tepi objek. Penelitian ini membahas kelayakan penggabungan kedua sistem tersebut dengan harapan kedua sistem dapat melengkapi kelebihan dan menutupi kekurangan masing-masing sistem. Langkah awal pada penelitian ini adalah menentukan objek uji. Tanah dengan campuran air garam dipilih sebagai objek uji pada penelitian ini karena jenis tanah ini memiliki resistivitas paling rendah dibanding jenis tanah yang lain. Penentuan parameter pada sistem injeksi dilakukan untuk proses penggabungan dengan sistem induksi dengan parameter yang telah ditetapkan. Beda potensial masing-masing sistem dipengaruhi oleh parameter yang digunakan sehingga penentuan parameter perlu dilakukan agar kedua sistem dapat bekerja secara optimal. Penelitian ini hanya melakukan penyesuaian parameter injeksi saja dan dari hasil eksperimen ditemukan bahwa parameter sistem injeksi dengan nilai arus sebesar 5 mA layak untuk dijadikan parameter pada penggabungan dua sistem tersebut.
ABSTRACT
The injection system and the electric current induced magnetic field are some kinds of non-destructive testing methods. Both has its advantages and disadvantages of each. The injection system is very sensitive to detect anomalies on the edges of the object, but is not sensitive to the central object. Induction system has an advantage capably detecting straight to the central object, but is not sensitive to detect anomalies on the edges of the object. This study discusses the feasibility of merging the two systems in the hope of both systems can be complementary advantages and shortfalls of each system. The initial step in this research is to determine the test object. Soil with a mixture of brine chosen as a test object in this study because this type of soil has a lower resistivity than most other soil types. Determination parameters of the injection system is made to the process of merging with the induction system with the parameters that have been set. The potential difference of each system is influenced by the parameters used to determine the parameters necessary so that the system can work optimally. This study only adjust parameter of injection system and according to experimental result, it was found that parameter of injection system with a rated current of 5 mA suitable as a parameter to the merger of the two systems.
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang yang senantiasa memberikan nikmat tiada hentinya, yaitu nikmat Islam dan kesehatan jasmani dan rohani. Shalawat serta salam penulis ucapkan kepada junjungan besar Nabi Muhammad SAW sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul “STUDI EKSPERIMENTAL
KELAYAKAN PENGGABUNGAN SISTEM INJEKSI ARUS LISTRIK
DAN INDUKSI MEDAN MAGNET PADA TANAH”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memenuhi gelar sarjana teknik di Program Studi Teknik Fisika, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom.
“Tiada Gading yang Tak Retak”. Pepatah tersebut sangat merepresentasikan kondisi penulis yang masih jauh dari sempurna karena keterbatasan ilmu yang dimiliki penulis. Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kritik dan saran sangat diperlukan oleh penulis guna perbaikan di masa yang akan datang.
Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan penulis serta bagi dunia pendidikan Indonesia.
Bandung, Oktober 2015
Penulis
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur penulis ucapkan atas Tugas Akhir yang berjudul “STUDI EKSPERIMENTAL KELAYAKAN PENGGABUNGAN SISTEM INJEKSI
ARUS LISTRIK DAN INDUKSI MEDAN MAGNET PADA TANAH”. Tanpa dukungan dan doa dari berbagai pihak, rasanya tidak mungkin penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih kepada:
1. Allah SWT, Tuhan semesta alam yang telah memberikan penulis nikmat iman, islam, dan sehat yang tidak terkira.
2. Rasulullah baginda besar Nabi Muhammad SAW sebagai suri tauladan umatnya.
3. Kedua orangtua yang selalu memberikan semangat, motivasi, dukungan dan doa tiada henti sampai penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Keluarga besar penulis yang tiada hentinya memberikan dukungan.
5. Bapak Dr. Dudi Darmawan, S.Si., M.T. selaku pembimbing I Tugas Akhir penulis, terima kasih atas arahan dan bimbingan yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
6. Bapak Dr. Abrar, S.Si. M.Sc. selaku pembimbing II Tugas Akhir penulis, terima kasih atas kesabaran dalam membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
7. Ibu Dr. Ismudiati Puri Handayani, S.Si., M.Sc. penguji seminar Tugas Akhir I penulis dalam memberikan arahan kepada penulis untuk memperbaiki penulisan dan teori-teori dasar.
8. Bapak Dr. Eng. Asep Suhendi, S.Si., M.Si., selaku penguji I sidang Tugas Akhir II penulis dalam memberikan kritik dan saran yang sangat membangun terhadap penulisan Tugas Akhir ini.
9. Bapak Ahmad Qurthobi S.T., M.T., selaku penguji II sidang Tugas Akhir
II penulis dalam memberikan kritik dan saran yang sangat membangun terhadap penulisan Tugas Akhir ini.
10. Seluruh dosen dan civitas akademika kampus Universitas Telkom yang senantiasa mendidikan dan mengajar penulis.
11. Bapak Hilman Saeful Alam, S.T. M.T., selaku kepala seksi pengembangan metode pengukuran Badan Pengembangan Instrumentasi LIPI atas 11. Bapak Hilman Saeful Alam, S.T. M.T., selaku kepala seksi pengembangan metode pengukuran Badan Pengembangan Instrumentasi LIPI atas
12. Ibu Dwi Esti Kusumandari, M.T., selaku pembimbing Tugas Akhir penulis dari pihak LIPI atas kebaikannya membimbing penulis selama proses pengambilan data.
13. Bapak Dika Setiawan, S.T., selaku pembimbing lapangan penulis dari LIPI atas kebaikan serta kesetiaanya mendampingi penulis selama proses pengambilan data.
14. Bapak Tatang, A.MT., selaku pembimbing lapangan penulis dari LIPI yang sudah membantu dan mendampingi penulis selama proses pengambilan data.
15. Segenap keluarga besar Kampus LIPI, Bandung. Terima kasih atas keramahannya kepada penulis selama proses pengambilan data.
16. Ica Marisa Hanifah, yang selalu memberikan motivasi dan dukungan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
17. Teman seperjuangan riset TA NDT: Diah Ayu Sitoresmi, Fenta Rahmawati, Adityo Sandhy Putra, Febriyanti Novitasari, Yustitia Putri, dan Faisah Nasution. Terima kasih atas bantuan dan motivasi untuk bekerja keras dan pantang menyerah semasa mengerjakan Tugas Akhir ini.
18. Teman-teman TF 34-02 atas kebersamaannya selama ini dan saling membantu satu sama lain untuk belajar bersama melewati setiap mata kuliah yang ada.
19. Keluarga Besar Kopma Univeristas Telkom d/h IT Telkom atas dukungan dan motivasinya selama ini.
12
2.4. Medan Magnet pada Sistem Induksi Magnet ...................
13
2.5. Hukum Induksi Faraday ...................................................
15
BAB 3 METODE PENELITIAN
3.1 Model Objek Uji dan Alat Ukur ………………………….. 15
3.2. Jenis Objek Uji ................................................................... 17
18
3.3. Metode Pengukuran ...........................................................
22
BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
22
4.1. Pengukuran Metode Injeksi Adjacent ................................
22
4.2. Pengujian Objek Uji Tanah Simultan Homogen ...............
30
4.3. Pengujian Objek Uji Tanah Simultan Anomali .................
37
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................
38 LAMPIRAN ………………………………………………….. 40
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1. Data Potensial pada Sistem Induksi Homogen ................ 24 Grafik 4.2.
Penentuan Parameter Sistem Injeksi Arus Listrik Tanah Homogen ……………………………………………….. 25
Grafik 4.3. Nilai Selisih, Rerata, dan Variansi dari Variasi Nilai Arus dan Induksi Tanah Homogen ……………………. 26
Grafik 4.4. Nilai Selisih Beda Potensial antara Variasi Nilai Arus dengan Induksi Tanah Homogen ……………………..... 26
Grafik 4.5. Data Beda Potensial dari Variasi Nilai Arus Injeksi Homogen ………………………………………………
27 Grafik 4.6.
Perbandingan Sistem Injeksi 5 mA dengan Sistem Induksi …………………………………………………
28 Grafik 4.7.
Perbandingan Sistem Injeksi, Induksi dan Simultan Homogen ………………………………………………
29 Grafik 4.8.
31 Grafik 4.9.
Data Potensial pada Sistem Induksi Anomali …………
Penentuan Parameter Sistem Injeksi Arus Listrik Tanah Anomali ………………………………………………..
32 Grafik 4.10. Nilai Selisih, Rerata, dan Variansi dari Variasi Nilai Arus dan Induksi Tanah Anomali ……………………...
33 Grafik 4.11. Nilai Selisih Beda Potensial antara Variasi Nilai Arus
33 Grafik 4.12. Perbandingan Sistem Injeksi dan Induksi pada Tanah Anomali ………………………………………………..
dengan Induksi Tanah Anomali ……………………….
34 Grafik 4.13. Perbandingan Beda Potensial Tanah Homogen dengan Tanah Anomali ………………………………………….. 35 Grafik 4.14. Perbandingan Sistem Injeksi, Induksi, dan Simultan
Anomali ……………………………………………….. 36
BAB I PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Non-destructive Testing (NDT) adalah teknik non-invasif untuk menentukan integritas bahan, komponen, struktur atau kuantitatif karakteristik dari sebuah objek tanpa menghancurkan benda uji [1]. Jika menggunakan metode destruktif biasanya membuat pengujian lebih mahal dan juga tidak tepat dalam banyak situasi seperti pengujian tarik pada batang logam yang diberikan pembebanan tarik yang makin lama makin besar sampai batang logam tersebut patah.
Berbagai macam metode utama NDT yang paling umum digunakan, yaitu: Ultrasonic Testing (UT), Radiography Testing (RT), Electromagnetic Testing (ET), Eddy Current Testing (ECT) dan Accoustic Emission (AE atau AET) [2]. Selain metode NDT tersebut masih banyak teknik NDT lainnya seperti Shearography Holography, Microwave dan masih banyak lagi metode yang terus diteliti dan dikembangkan.
Tomografi juga merupakan salah satu bagian dari NDT. Ada beberapa jenis tomografi, diantaranya Electrical Impedance Tomography (EIT) dan Magnetic Induction Tomography (MIT). EIT merupakan teknik untuk memperkirakan distribusi impedansi di dalam domain berdasarkan pengukuran permukaan objek. Salah satu dari aplikasi EIT adalah dalam bidang medis, yaitu penggunaan EIT untuk mendeteksi jaringan kanker. Sistem EIT untuk mendeteksi kanker terdiri dari 128 elektroda yang disusun membentuk kerucut, kemudian dengan frekuensi sebesar 10 kHz EIT dapat mengukur konduktivitas dan resistivitas pada objek. Hasil pengujian menunjukkan bahwa EIT dapat membedakan konduktivitas atau pun resistivitas jaringan kanker dan jaringan lainnya sehingga dapat digunakan untuk mendeteksi kanker payudara dengan sensitivitas sebesar 77,8% [3]. Namun, karena sistem EIT didasarkan pada injeksi arus maka pendeteksian jaringan kanker hanya sensitif pada daerah yang berada dekat dengan sumber injeksi arus sehingga injeksi arus harus dilakukan berulang-ulang. Salah satu aplikasi dari Magnetic Induction Tomography (MIT) dalam bidang manufaktur adalah pengelasan. Pengelasan adalah proses penyambungan logam
yang memiliki keunggulan diantaranya konstruksi yang ringan, dapat menahan kekuatan tinggi serta ekonomis. Namun, produksi hasil pengelasan rentan cacat sehingga perlu dilakukan inspeksi dan pemeriksaan intensif guna mengawasi dan mengontrol kondisi logam. MIT memanfaatkan medan magnet yang dipancarkan koil transmitter dan akan menginduksi eddy current pada logam. Inspeksi yang dilakukan dengan menggunakan MIT terhadap baja adalah dengan membagi area inspeksi menjadi dua area (area normal dan cacat). Penentuan hasil area tersebut dilihat dari film hasil uji radiografi baja hasil las. Metode dilakukan dengan memindai kedua area pada baja sebanyak dua kali (12 kolom dan 10 baris), sehingga berjumlah 240 titik pengukuran. Koil selalu diposisikan bersampingan dan bergeser setiap 1 cm ke samping lalu ke bawah. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa lasan cacat memiliki nilai fase yang lebih rendah dibanding lasan normal [4]. Namun sistem ini hanya sensitif mendeteksi objek yang berada tepat di tengah koil karena medan magnet yang dihasilkan hanya bernilai maksimum di tengah.
Pada penelitian ini, tomografi yang akan dibahas adalah tomografi elektrik dan tomografi induksi magnet. Cara kerja tomografi elektrik adalah dengan menginjeksikan arus listrik ke objek melalui sejumlah elektroda yang dipasang pada sisi bidang objek uji, dan pengukuran beda potensial dilakukan pada sejumlah elektroda yang lain. Sedangkan tomografi induksi magnet adalah metode pencitraan dimana medan magnet dihasilkan oleh kumparan tembaga yang diinduksi kepada suatu objek uji.
Mengacu pada dua penelitian sebelumnya yang menggunakan tomografi elektrik dan tomografi induksi magnet sebagai sarana uji tak rusak, kedua jenis tomografi ini memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Kelebihan dari tomografi elektrik adalah dalam menginjeksi arus tidak membutuhkan tegangan yang besar yaitu
maka penggunaan dari sistem injeksi relatif aman. Namun, sistem injeksi juga memiliki beberapa kekurangan diantaranya sistem injeksi
membutuhkan probe yang banyak karena harus dilakukan secara berulang dan sulit untuk mendeteksi anomali di tengah karena arus yang diinjeksi berasal dari pinggir.
Kelebihan dari sistem induksi magnet diantaranya adalah sistem ini dapat mendeteksi anomali langsung ke pusat. Namun, sistem tomografi induksi magnet tidak terlalu sensitif terhadap jika terdapat anomali di sekitar tepi objek karena medan magnet yang datang menembus objek hanya bernilai maksimum di tengah objek.
Jenis tomografi yang akan digunakan pada penelitian ini adalah tomografi elektrik dan tomografi induksi magnet. Ruang lingkup dari penelitian ini adalah penggabungan antara tomografi elektrik dan tomografi induksi magnet. Tomografi elektrik dan tomografi induksi magnet memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Salah satu kelebihan sistem tomografi elektrik adalah ringan dan relatif aman karena tidak menggunakan gelombang elektromagnetik yang berbahaya tetapi kekurangannya adalah kurang sensitif untuk mendeteksi anomali di tengah objek. Sistem tomografi induksi magnet memiliki kelebihan dapat mendeteksi anomali langsung ke tengah namun tidak sensitif dalam mendeteksi anomali di tepi objek. Sehingga dengan sistem penggabungan ini diharapkan kelebihan dari masing-masing sistem dapat saling melengkapi dan kedua sistem dapat saling menutupi kekurangan masing-masing. Seperti dalam hal parameter, beda potensial dari sistem tomografi elektrik akan lebih besar daripada sistem tomografi induksi magnet sehingga perlu penyesuaian beda potensial dari masing-masing keluaran.
Berdasarkan kelebihan dan kekurangan dari masing-masing sistem, penelitian tugas akhir ini akan memecahkan permasalahan tentang komposisi susunan yang tepat agar kedua sistem injeksi dan sistem induksi dapat bekerja secara optimal sehingga kekurangan dari masing-masing sistem dapat dihilangkan dan kelebihan dari masing-masing sistem dapat digabungkan.
I.2. Rumusan Masalah
Masalah yang akan dihadapi dalam proses identifikasi penggabungan sistem injeksi arus listrik dan induksi medan magnet adalah:
“Bagaimana menyesuaikan nilai parameter arus pada sistem injeksi arus listrik dengan nilai parameter yang didapat pada sistem induksi medan magnet sehingga
kedua sistem dapat berkontribusi secara optimal? ”
I.3. Batasan Masalah
Penelitian ini dibatasi oleh objek-objek berikut:
1. Jenis objek uji yang digunakan sebagai penelitian ini adalah jenis objek uji dengan tanah homogen dan tanah anomali tengah.
2. Metode pengambilan data potensial pada bidang tepi objek menggunakan metode adjacent (bertetanggaan).
3. Nilai parameter dari sistem induksi medan magnet yang telah ditetapkan adalah sebagai berikut:
Frekuensi = 1 kHz, Vrms = 7,37 Vs (x1), Ukuran koil = 13 x 13 cm, Jumlah lilitan = 600 lilitan, Suhu ruangan = 22˚C, Kelembaban 34% (rendah).
4. Terdefinisi feasible berdasarkan alat ukur yang ada di laboratorium seperti function generator, sumber arus, dan voltmeter.
5. Titik injeksi yang digunakan sebagai sampel pada sistem injeksi arus listrik adalah titik 1 dan 2.
6. Pada sistem induksi medan magnet, koil diletakkan tepat di tengah objek uji.
7. Objek eksperimen yang digunakan dalam penentuan parameter fisis untuk pengambilan data potensial pada bidang batas tepi objek ini hanya dilakukan dalam skala laboratorium.
I.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari tugas akhir dan penelitian ini antara lain menyesuaikan nilai parameter sistem injeksi dengan nilai parameter yang didapat pada sistem induksi.
I.5. Sistematika Penulisan
BAB 1 PENDAHULUAN Pada bab ini akan menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian serta sistematika penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas akhir.
BAB 2 DASAR TEORI Pada bab ini akan menjelaskan tentang teori-teori dasar yang mendukung pelaksanaan tugas akhir ini seperti arus bolak-balik, hukum biot-savart, gaya magnet, dan GGL imbas.
BAB 3 METODE PENELITIAN Pada bab ini akan menjelaskan tentang metode yang digunakan untuk menggabungkan sistem injeksi arus listrik dan induksi magnet, sistem kerja kedua sistem tersebut, serta alat-alat pendukung sebagai objek eksperimen dalam penelitian tugas akhir.
BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN Pada bab ini akan menjelaskan tentang data dari beda potensial yang diambil setelah melakukan penelitian. Data tersebut kemudian diolah ke dalam sebuah grafik yang nantinya akan dianalisis mengenai kelayakan dari penggabungan kedua sistem ini.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini penulis akan mengambil kesimpulan dari penelitian penggabungan kedua sistem ini. Penulis juga akan memberikan saran terhadap penelitian ini agar penelitian ini bisa berjalan lebih baik dari sebelumnya.
BAB II DASAR TEORI
II.1. Resistivitas Tanah Tanah merupakan salah satu dari bahan non-ferromagnetik yang mempunyai resistivitas relatif besar. Resistivitas tanah adalah ukuran dari banyaknya tanah yang menolak adanya aliran arus. Nilai resistivitas tanah dipengaruhi oleh kelembaban udara dan suhu ruangan. Tanah memiliki lapisan-lapisan yang mempunyai nilai resistivitas berbeda setiap lapisannya. Nilai resistivitas tanah ini dapat dihitung dengan cara sederhana yaitu menghubungkan baterei dengan amperemeter dan elektroda arus yang ditancapkan ke dalam tanah untuk mengukur nilai arus yang mengalir di dalam tanah, selanjutnya di pasang elektroda potensial di samping elektroda arus dengan jarak yang sama untuk mengukur beda potensial antar dua elektroda tersebut. Pada penelitian bidang geofisika, metode resistivitas adalah salah satu metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari sifat resistivitas dari lapisan-lapisan tanah. Dalam penelitian ini menggunakan konfigurasi Wenner. Prinsip kerja dari alat ini adalah dengan menginjeksikan arus ke dalam tanah dengan menggunakan dua elektroda arus yang terletak di luar konfigurasi wenner. Beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial yang berada di dalam konfigurasi wenner. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak tertentu dapat ditentukan variasi harga resistivitas masing-masing lapisan. Pada tabel 2.1. ini merupakan hasil pengukuran penelitian bidang geofisika dengan menggunakan konfigurasi wenner [5].
Tabel 2.1. Data resistivitas tanah [6]
No. Jarak antar elektroda (m) Nilai resistivitas (Ωm)
Berdasarkan perolehan data tabel 2.1. di atas dapat disimpulkan bahwa semakin panjang jarak antar elektroda dan semakin dalam target pengukuran maka nilai resistivitas yang terukur juga akan semakin besar.
Gambar 2.1. Konfigurasi wenner
Pada gambar 2.1. ini menunjukkan alat ukur resistivitas tanah wenner Schlumberger. Untuk mencari resistivitas tanah dapat juga menggunakan persamaan dari Schlumberger [7],
V= ρ
dalam pesamaan (2.1.) dimana potensial V [Volt], resistivitas tanah ρ [Ωm], dan
jarak antar elektroda potensial r [m]. Untuk mengetahui pola resistivitas tanah lebih jelasnya pada gambar 2.2. di bawah ini.
Gambar 2.2. Pola resistivitas tanah saat diinjeksi arus
Nilai resistivitas tanah dapat dipengaruhi oleh kondisi tanah yang dibedakan menjadi faktor internal maupun eksternal.
Faktor internal merupakan pengaruh alamiah yang berasal dari dalam tanah, seperti kandungan kimia, luas tanah, kedalaman tanah, kadar air di dalam tanah dan kadar kandungan garam di dalam tanah.
Faktor eksternal merupakan pengaruh yang berasal dari luar akibat adanya suhu dan kelembaban.
Salah satu dampak faktor internal maupun eksternal adalah sifat korosif tanah. Beikut sifat korosif tanah yang telah diklasifikasikan berdasarkan resistivitasnya sebagai berikut:
ρ > 100 Ωm : sedikit korosif.
50 < ρ < 100 Ωm : cukup korosif.
10 < ρ > 50 Ωm : korosif.
ρ < 10 Ωm : sangat korosif.
Berikut penelitian tentang nilai resistivitas pada tanah homogen maupun anomali.
Nilai resistansi tanah murni : 10 Ωm – 1.000 Ωm.
Nilai resistansi tanah campuran : 1 Ωm – 10.000 Ωm.
Pada penelitian tugas akhir ini diharapkan nilai resistivitas tanah yang digunakan relatif kecil dan memenuhi range yang telah diteliti sebelumnya. Hal ini diharapkan karena apabila resistivitas tanah yang digunakan dalam objek uji besar Pada penelitian tugas akhir ini diharapkan nilai resistivitas tanah yang digunakan relatif kecil dan memenuhi range yang telah diteliti sebelumnya. Hal ini diharapkan karena apabila resistivitas tanah yang digunakan dalam objek uji besar
II.2. Pola Distribusi Arus pada Sistem Injeksi Arus Listrik
Applied Current Electrical Impedance Tomography (ACEIT) atau sistem injeksi arus listrik adalah sebuah metode teknik pencitraan distribusi resistivitas suatu medium berdasarkan hasil pengukuran arus listrik dan beda tegangan yang terjadi pada bidang batas objek [8]. Pengukuran dilakukan pada data yang diperoleh dari hasil pengukuran beda potensial pada bidang batas objek. Elektroda ditempatkan di sekeliling bidang batas objek, kemudian arus listrik diinjeksikan ke dalam objek uji melalui plat tembaga yang telah dipasang. Beda potensial dari elektroda kemudian diukur untuk beberapa kali injeksi dengan posisi yang berbeda.
Gambar 2.3. Ilustrasi Sistem Injeksi Arus Listrik
Keterangan gambar 2.3, = plat tembaga
= elektroda
Di dalam sistem applied current electrical impedance tomography terdapat beberapa metode injeksi arus listrik dan pengukuran tegangannya. Beberapa contoh metode koleksi data yang biasa digunakan adalah metode adjacent (berpasangan), metode cross (persilangan), dan metode opposite (berlawanan) [9].
a) Adjacent adalah metode koleksi data dengan posisi injeksi arus dan ground saling bersebelahan (bertetangga).
b) Opposite adalah metode koleksi data dengan posisi injeksi arus saling berhadapan dengan posisi ground.
c) Cross adalah metode koleksi data dengan posisi injeksi arus berlawanan dengan posisi ground. Metode injeksi ini dilakukan secara memutar ke semua elektroda injeksi untuk mendapatkan data potensial listrik tepi batas objek secara merata, yaitu dengan memutar sebanyak 16 kali untuk setiap injeksi mendapatkan 16 data potensial. Sehingga secara keseluruhan mendapatkan 256 data potensial listrik tepi objek yang harus didapatkan.
Gambar 2.4. pola injeksi arus (a) adjacent (b) opposite (c) cross
Pada penelitian ini digunakan metode adjacent (bertetangga) dalam penginjeksian arus. Pada metode ini penditribusian arus yang terjadi tidak merata, karena kemungkinan sebagian besar akan mengalir di sekitar elektroda. Sehingga rapat arus pada pusat objek relatif rendah sehingga kurang terhadap perubahan resistivitas di tengah objek. Namun metode ini relatif mudah dalam implementasi.
Sedangkan untuk metode pengukuran data potensial ada dua macam, yaitu pengukuran potensial absolute, pengukuran potensial relative [10].
a) Pengukuran potensial absolute adalah pengukuran potensial dengan menggunakan metode probe positif berada pada titik yang diukur dan probe ground berada pada tempat lain yang tidak terhubung dengan objek.
b) Pengukuran potensial relative adalah pengukuran potensial dengan menggunakan metode probe positif berada pada titik yang diukur dan probe ground berada pada sisi sebelahnya.
Pada penelitian ini akan dilakukan pengukuran potensial dengan cara pengukuran potensial relative dikarenakan pada pengukuran potensial relative lebih mudah dalam implementasi dibandingkan dengan pengukuran absolute.
Gambar 2.5. Sistem koleksi data injeksi arus adjacent dengan pengukuran potensial relatif
II.3. Hukum Ohm
Hukum ohm adalah hukum dasar yang menyatakan hubungan antara arus listrik (i), tegangan (V), dan hambatan (R) [11]. Pada dasarnya, bunyi dari hukum ohm adalah
“Besar arus listrik (i) yang mengalir melalui sebuah penghantar akan berbanding
lurus dengan beda potensial/tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R).”
Secara matematis, hukum ohm dapat dirumuskan menjadi persamaan seperti di bawah ini:
Pada penelitian ini, penghantar yang digunakan adalah tanah yang dicampur dengan air garam. Karena tanah dengan campuran air garam memiliki resistivitas yang paling rendah di antara jenis tanah yang lain seperti tanah kering, tanah basah, dan tanah dengan air aki.
II.4. Medan Magnet pada Sistem Induksi Medan Magnet
Konsep yang digunakan oleh Induced Current Electrical Impedance Tomography (ICEIT) atau sistem induksi medan magnet adalah induksi medan magnet yang diberikan oleh lilitan koil yang menghasilkan arus induksi (eddy current) pada permukaan observasi. Sumber arus (current source) DC i(t) diinjeksikan pada lilitan koil sebagai transducer yang dapat menghasilkan arus induksi (eddy current). Arah arus induksi magnet yang muncul dari koil yang diinjeksikan arus menyebabkan perubahan distribusi resistivitas yang terukur potensialnya pada bidang batas tepi objek (seperti pada gambar 2.6.) setelah diberikan arus induksi. Pemanfaatan karakteristik koil transducer dalam merespon perubahan medan magnet yang terjadi.
Gambar 2.6. Metode ICEIT [10]
Teori pada ICEIT didasari oleh teori medan magnetik, yaitu terdapat hubungan antara medan listrik dengan medan magnet yang berubah terhadap waktu yang dituangkan melalui hukum Biot-Savart. Prinsip dari hukum Biot-Savart adalah menghitung besarnya elemen medan magnet ⃑ di suatu titik di sekitar
penghantar berarus oleh sebuah segmen arus i pada penghantar.
Medan magnet total B di titik tersebut oleh seluruh segmen panjang penghantar berarus diperoleh dengan menjumlahkan secara kontinu seluruh elemen medan magnet tersebut.
Gambar 2.7. elemen medan magnet d ⃑ oleh segmen arus i
Dari hasil pengamatan diperoleh bahwa besarnya elemen medan magnet ⃑ di suatu titik berbanding lurus dengan besarnya arus yang mengalir sepanjang
segmen panjang penghantar tersebut. Sehingga besarnya elemen medan magnet dirumuskan sebagai berikut:
maka medan magnet total oleh seluruh segmen panjang penghantar adalah
II.5. Hukum Induksi Faraday
Medan magnet (secara visual) dinyatakan dalam garis-garis induksi magnet. Arah garis singgung garis induksi menyatakan arah vektor induksi magnet B. Besar vektor induksi magnet [12]. Jumlah garis-garis induksi magnet yang menembus luas suatu permukaan ini disebut sebagai fluks magnet .
∫| ⃑ | | | (2.5) Dimana adalah sudut yang dibentuk oleh vektor B dan vektor dA.
Fluks magnet merupakan jumlah komponen garis-garis induksi magnet yang menembus tegak lurus permukaan bidang atau besarnya proyeksi vektor medan magnet yang sejajar vektor permukaan d . Sehingga besar medan magnet bisa juga disebut sebagai rapat fluks.
Istilah gaya gerak listrik dikemukakan karena pendekatan mikroskopik terhadap sebuah batang konduktor yang memunculkan adanya sebuah gaya yang bekerja untuk menggerakkan elektron dalam konduktor.
X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Fe X X X X X X X X X X X X X X X X X X X
Gambar 2.8. arah-arah gaya pada elektron terhadap arah gerak batang dan arah medan magnet
Ini berarti arus yang timbul pada simpal akan menyebabkan munculnya gaya pada batang yang arahnya berlawanan dengan arah gerak batang semula. Sehingga diperlukan usaha untuk dapat terus menggerakkan batang tersebut.
Persamaan GGI bisa dirumuskan dalam bentuk berikut:
GGL bertanda positif jika arus simpal yang terjadi menghasilkan medan magnet baru yang searah dengan medan magnet sebelumnya yang sudah ada dan sebaliknya akan bertanda negatif jika medan magnet yang dihasilkan berlawanan. Rumus GGl untuk simpal yang terdiri dari N buah adalah
(2.7)
Ini merupakan Hukum Induksi Faraday.
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Model Objek Uji dan Alat Ukur
Model objek uji yang digunakan pada penelitian ini dibuat dengan menggunakan kotak yang berisi tanah yang dicampur oleh air garam berukuran 13 cm x 13 cm dan jarak probe elektroda potensial dengan injeksi arus adalah sebesar 1 cm sedangkan alat ukur yang digunakan pada penelitian ini adalah sumber arus Fluke 5080A, sumber tegangan function generator GW Instek tipe GFG-8015G, dan multimeter Fluke 87v sebagai voltmeter. Objek uji memiliki volume sebesar 845 cm³. Model objek uji dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 3.1. Model Objek Uji
Dalam penelitian ini, elektroda yang berupa probe sudah dipasang sebanyak empat buah pada setiap sisi wadah dengan jarak antar elektroda sebesar 1 cm sehingga jumlah elektroda yang digunakan adalah 16 buah. Kemudian plat tembaga dipasang di sebelah kanan dari setiap elektroda sebagai penghantar dari sumber arus injeksi. Empat buah elektroda berfungsi sebagai elektroda potensial sedangkan plat tembaga berfungsi sebagai penghantar dari sumber arus injeksi. Sumber arus berfungsi sebagai trigger yang besarnya harus konstan. Dengan arus yang konstan tersebut maka bisa diperoleh data potensial yang valid.
Gambar 3.2. Sumber Arus tipe Fluke 5080A Calibrator
Sumber arus (current source) yang digunakan pada penelitian ini merupakan sumber arus yang tersedia di laboratorium kelistrikan Balai Pengembangan Instrumentasi LIPI.
Selain sumber arus yang digunakan untuk menginjeksikan arus pada sistem injeksi, penelitian ini juga menggunakan function generator GW Instek tipe GFG- 8015G sebagai sumber tegangan yang berfungsi menghasilkan medan magnet melalui koil yang diinjeksikan sumber tegangan.
Gambar 3.3. Function generator GW Instek tipe GFG-8015G
Untuk mengukur beda potensial yang muncul pada bidang tepi objek, penelitian ini menggunakan multimeter Fluke 87v sebagai voltmeter. Gambar dari multimeter Fluke 87v adalah sebagai berikut:
Gambar 3.4. multimeter Fluke 87v
3.2. Jenis Objek Uji
Pengujian objek uji dilakukan dengan cara menginjeksikan arus ke objek homogen dan anomali kemudian diukur tegangan dari setiap elektroda. Tanah homogen adalah tanah yang sudah dipisahkan dari batu-batuan dan material lain sedangkan tanah anomali adalah tanah yang ditanamkan sebuah isolator yang terbuat dari kayu berukuran 2 cm x 2 cm dengan posisi diletakkan di tengah objek uji. Objek uji yang digunakan adalah tanah yang dicampur dengan air garam dengan komposisi 500 ml air dan 50 gram garam. Penentuan komposisi tersebut didasarkan pada batas maksimum air dan garam yang dapat dicampur dengan tanah.
Gambar 3.5. Pengukuran Massa Garam
Pengujian dilakukan sebanyak 16 kali sesuai dengan jumlah plat tembaga yang tersedia dengan pengambilan data potensial dilakukan sebanyak 16 kali dari setiap penginjeksian arus pada plat tembaga. Terdapat dua macam objek uji yang digunakan, yaitu objek uji dengan tanah homogen dan objek uji tanah dengan Pengujian dilakukan sebanyak 16 kali sesuai dengan jumlah plat tembaga yang tersedia dengan pengambilan data potensial dilakukan sebanyak 16 kali dari setiap penginjeksian arus pada plat tembaga. Terdapat dua macam objek uji yang digunakan, yaitu objek uji dengan tanah homogen dan objek uji tanah dengan
(a) (b)
Gambar 3.6. (a) Jenis Tanah Homogen; (b) Jenis Tanah Anomali
3.3. Metode Pengukuran
Tahap awal metode koleksi data dalam penggabungan sistem injeksi arus listrik dan induksi medan magnet adalah menentukan nilai beda potensial di enam belas elektroda yang terpasang pada bidang objek dari sistem induksi dengan parameter frekuensi yang telah ditetapkan yaitu sebesar 1 kHz.
Objek Uji
Objek Uji
Arus
(b) Gambar 3.7. (a) Skema Pengukuran Arus pada Sistem Induksi Medan Magnet; (b) Skema Pengukuran Arus pada Sistem Injeksi Arus Listrik
3.3.1. Metode Sistem Induksi Medan Magnet
Koil yang diinjeksikan sumber tegangan menghasilkan medan magnet yang menginduksi objek uji. Medan magnet yang menginduksi objek uji menyebabkan munculnya beda potensial karena resistivitas yang dimiliki oleh objek uji.
Gambar 3.8. Skema Sistem Induksi Medan Magnet +
Data potensial yang diperoleh dari sistem induksi dengan parameter yang telah ditetapkan akan dijadikan acuan parameter untuk selanjutnya dilakukan penelitian sistem injeksi arus listrik.
Gambar 3.9. Sistem Induksi sebagai Acuan Parameter
Setelah beda potensial didapat dari sistem induksi, tahap selanjutnya adalah menentukan nilai beda potensial dari sistem injeksi dengan variasi nilai arus yang telah ditentukan, yaitu 1 mA, 5 mA, 10 mA, 20 mA, dan 30 mA.
3.3.2. Metode Sistem Injeksi Arus Listrik
Sumber arus menginjeksikan arus listrik ke objek uji. Karena resistivitas yang dimiliki oleh objek uji maka dari itu beda potensial dapat diukur pada bidang tepi objek.
Gambar 3.10. Skema Sistem Injeksi Arus Listrik
Dalam sistem injeksi ada beberapa metode untuk injeksi arus listrik dan pengukuran tegangan. Beberapa contoh metode koleksi data yang biasa digunakan adalah metode berpasangan (adjacent method), metode bersilangan (cross method), dan metode berlawanan (opposite method). Dalam penelitian ini, metode yang digunakan adalah metode adjacent.
Gambar 3.11. Sistem Injeksi Arus Listrik dengan Varian Nilai Arus
Arus listrik diinjeksikan ke sepasang plat tembaga kemudian data potensial diperoleh dari seluruh elektroda berpasangan. Pengambilan data potensial selesai dilakukan jika semua pasang elektroda yang berdekatan telah diambil data dari masing-masing pasang plat tembaga yang telah diinjeksi arus.
3.3.3. Metode Sistem Simultan
Tahap berikutnya adalah mencari nilai arus yang beda potensialnya memiliki selisih terdekat engan beda potensial dari sistem induksi. Setelah pencarian parameter sistem injeksi yang memiliki selisih terdekat dengan sistem induksi maka tahap yang terakhir adalah melakukan pengambilan data potensial penggabungan sistem injeksi arus listrik dengan sistem induksi medan magnet secara simultan.
Arus Objek Uji
Gambar 3.12. Skema Pengukuran Arus pada Sistem Simultan
Sistem simultan dirangkai dengan cara merangkai perangkat sistem injeksi arus listrik dan pada saat yang bersamaan perangkat sistem induksi medan magnet diletakkan tepat di atas perangkat sistem injeksi kemudian koleksi data dilakukan kembali dari awal dengan metode berpasangan.
Sumber - Teganga +
Sumber
- Arus +
Gambar 3.13. Skema Sistem Simultan
Pada penelitian ini arus diinjeksikan pada titik 1 dan 2 sebagai sampel kemudian data potensial diambil sebanyak 16 kali di sekeliling tepi objek dengan metode adjacent (bertetanggaan). Ada pun gambar penggabungan sistem injeksi arus listrik dan induksi medan magnet adalah sebagai berikut.
Gambar 3.14. Sistem Simultan
Pengambilan data potensial selesai dilakukan jika semua pasang elektroda telah diambil data.
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengukuran Metode Injeksi Adjacent
Pada penelitian ini digunakan pengukuran dengan metode injeksi adjacent sesuai dengan pengertiannya dimana metode ini menggunakan posisi injeksi arus dengan dua titik probe pada sisi yang sama. Pada metode adjacent ini pendistribusian arus tidak merata karena arus akan mengalir di sekitar elektroda. Sehingga rapat arus pada pusat objek relatif rendah sehingga kurang terhadap perubahan resistivitas di tengah objek. Pengujian objek tanah dikondisikan dengan ukuran 13 x 13 cm dengan jumlah elektroda injeksi arus sebanyak empat buah di setiap sisi objek. Dengan 1 kali injeksi sebagai sampel dan 16 kali data potensial yang didapat dalam satu jenis objek maka keseluruhan data potensial yang diperoleh adalah sebanyak 16 buah.
Gambar 4.1. Distribusi Arus dengan Metode Adjacent
4.2. Pengujian Objek Uji Tanah Simultan Homogen
Tujuan pengujian objek uji tanah ini dilakukan pengukuran beda potensial pada objek dengan tanah homogen secara simultan. Tanah homogen dapat diartikan sebagai tanah yang sejenis atau seragam yang tidak ada anomali seperti batu atau kayu yang ada pada tanah dan simultan adalah proses penggabungan sistem injeksi arus listrik dan induksi medan magnet. Untuk dapat menggabungkan kedua sistem tersebut secara simultan maka perlu dicari parameter sistem injeksi yang sesuai dengan parameter sistem induksi.
Gambar 4.2. Jenis Tanah Homogen
Berikut adalah tahapan yang dilakukan untuk menggabungkan kedua sistem tersebut: (Pengujian objek uji tanah homogen dilakukan pada suhu ruangan 22˚C
dan kelembaban 34%)
1. Pengukuran Objek dengan Sistem Induksi Parameter yang digunakan untuk mengukuran potensial objek dengan sistem induksi adalah frekuensi = 1 kHz, Vrms = 7,37 V, ukuran koil = 13 x 13 cm, dan jumlah lilitan = 600 lilitan dengan jarak koil ke tanah sejauh
15 cm. Tegangan diinjeksikan terhadap lilitan koil yang kemudian menghasilkan medan magnet yang menginduksi objek. Beda potensial pada tepi objek dapat terukur karena objek uji memiliki resistivitas yang ketika diinduksikan oleh medan magnet akan menghasilkan beda potensial. Besar medan magnet di setiap titik permukaan objek berbeda- beda karena arah medan magnet yang datang tidak selalu tegak lurus
dengan permukaan objek. Dengan data yang diketahui yaitu ⁄ , i = 0,043 A, N = 600, dan L = 15 cm (jarak kumparan ke
tanah) prakiraan besar induksi medan magnet dapat dihitung dengan persamaan berikut:
Tesla
Grafik 4.1. Data Potensial pada Sistem Induksi Homogen
Grafik tersebut menunjukkan bahwa beda potensial di setiap titik berbeda- beda karena dipengaruhi oleh arah medan magnet yang tidak selalu tegak lurus menembus objek uji dan juga dipengaruhi oleh resistivitas tanah yang berubah setiap waktu. Beda potensial yang terukur di setiap titik berbeda-beda karena dipengaruhi oleh arah medan magnet yang tidak selalu tegak lurus menembus objek uji dan juga dipengaruhi oleh resistivitas tanah yang berubah setiap waktu. Hal ini berpengaruh terhadap nilai eddy current yang terbentuk pada tanah sehingga beda potensial yang terukur pada tepi objek juga berbeda.
2. Penentuan Nilai Arus Injeksi Pada tahap ini dilakukan pencarian parameter pada sistem injeksi yang memiliki selisih terdekat dengan beda potensial pada sistem induksi. Pencarian beda potensial dilakukan dengan memberikan sumber arus yang nilainya bervariasi. Variasi nilai arus yang telah ditentukan adalah 1 mA, 5 mA, 10 mA, 20 mA, dan 30 mA. Ada pun beda potensial yang terukur terlihat pada grafik berikut:
Grafik 4.2 Penentuan Parameter Sistem Injeksi Arus Listrik Tanah Homogen
Data menunjukkan bahwa nilai arus yang menghasilkan beda potensial yang memiliki selisih terdekat yang sama (selisih nilai potensial tidak jauh berbeda, yakni rentang 1-3 mV) dengan beda potensial yang dihasilkan oleh sistem induksi adalah nilai arus sebesar 5 mA. Tanda negatif yang terukur pada voltmeter disebabkan oleh nilai tegangan yang terukur oleh probe sebelah kiri (berwarna merah) pada voltmeter lebih kecil dari nilai tegangan yang terukur oleh probe sebelah kanan (berwarna hitam) pada voltmeter. Karena sesungguhnya nilai yang terukur pada voltmeter adalah nilai selisih antara kedua probe pada voltmeter. Untuk membuktikan validasi bahwa nilai injeksi arus sebesar 5 mA dapat dijadikan parameter untuk menggabungkan kedua sistem tersebut, berikut ditampilkan data dari nilai selisih antara nilai maksimum dan minimum, rerata, dan variansi melalui grafik berikut:
Grafik 4.3. Nilai Selisih, Rerata, dan Variansi dari Variasi Nilai Arus dan Induksi
Tanah Homogen
Pada grafik tersebut terlihat bahwa nilai selisih, rata-rata, dan variansi beda potensial yang dihasilkan dari injeksi arus 5 mA memiliki nilai beda potensial yang paling mendekati nilai beda potensial pada sistem induksi. Perhitungan nilai selisih, rerata, dan variansi dari variasi nilai arus dan induksi tanah homogen terlampir pada lampiran 6. Untuk membuktikan hal tersebut, berikut adalah grafik nilai selisih antara beda potensial sistem injeksi dari setiap nilai arus dengan beda potensial pada sistem induksi:
Grafik 4.4. Nilai Selisih Beda Potensial antara Variasi Nilai Arus dengan Induksi
Tanah Homogen
Grafik tersebut membuktikan bahwa nilai injeksi arus sebesar 5 mA layak untuk dijadikan parameter untuk penggabungan sistem injeksi arus listrik dan induksi medan magnet karena nilai selisihnya paling kecil di antara nilai yang lain. Perhitungan nilai selisih beda potensial antara variasi nilai arus dengan induksi tanah homogen terlampir pada lampiran 7. Grafik 4.2 juga membuktikan kebenaran teori Hukum Ohm yang menjelaskan bahwa nilai arus yang diberikan berbanding lurus dengan nilai tegangan yang dihasilkan. Semakin besar nilai arus yang diberikan maka semakin besar pula nilai tegangan yang terukur pada bidang tepi objek (asumsi resistansi konstan). Ada pun grafik dari beda potensial yang terukur dengan variasi nilai arus adalah sebagai berikut:
Grafik 4.5. Data Beda Potensial dari Variasi Nilai Arus Injeksi Homogen
Grafik tersebut menunjukkan bahwa hanya pada data-1 dan data-16 kebenaran teori Hukum Ohm terhadap data potensial yang terukur dapat terbukti, yaitu semakin besar nilai arus maka semakin besar pula beda potensial yang terukur pada bidang tepi objek (asumsi resistansi konstan) karena hanya data-1 dan data-16 yang paling dekat dengan titik penginjeksian arus listrik. Data-2, 14, dan 15 sebenarnya juga bisa dikatakan sesuai, namun data potensial yang terukur pada probe sebelah kiri lebih besar dibanding data potensial yang terukur pada probe sebelah Grafik tersebut menunjukkan bahwa hanya pada data-1 dan data-16 kebenaran teori Hukum Ohm terhadap data potensial yang terukur dapat terbukti, yaitu semakin besar nilai arus maka semakin besar pula beda potensial yang terukur pada bidang tepi objek (asumsi resistansi konstan) karena hanya data-1 dan data-16 yang paling dekat dengan titik penginjeksian arus listrik. Data-2, 14, dan 15 sebenarnya juga bisa dikatakan sesuai, namun data potensial yang terukur pada probe sebelah kiri lebih besar dibanding data potensial yang terukur pada probe sebelah
Grafik 4.6. Perbandingan Sistem Injeksi 5 mA dengan Sistem Induksi
Pada grafik tersebut terlihat bahwa data potensial yang dihasilkan oleh sistem injeksi memiliki fase yang sama dengan data potensial yang dihasilkan oleh sistem induksi. Hal ini menunjukkan bahwa sistem injeksi arus listrik layak digabungkan dengan sistem induksi medan magnet. Grafik tersebut juga menunjukkan bahwa beda potensial yang dihasilkan oleh sistem injeksi arus listrik sebesar 5 mA memiliki selisih terdekat dengan beda potensial yang dihasilkan oleh sistem induksi pada daerah yang berdekatan dengan plat injeksi arus di titik 1 dan 2, yaitu data 1, 2,
14, 15, dan 16. Hal ini disebabkan karena data pada titik tersebut adalah data yang paling dekat dengan titik penginjeksian arus, yakni titik 1 dan 2.
3. Pengukuran Objek secara Simultan Setelah mendapatkan parameter dari sistem injeksi yang memiliki selisih terdekat dengan sistem induksi, langkah selanjutnya adalah menggabungkan kedua sistem secara simultan. Setelah itu beda potensial diukur pada bidang tepi objek uji. Data hasil pengukuran beda potensial pada tepi objek terlihat pada grafik berikut:
Grafik 4.7. Perbandingan Sistem Injeksi, Induksi dan Simultan Homogen