TEORI DAN DASAR DAN METROLOGI

TEORI DASAR PENGUKURAN
Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran yang belum diketahui
dengan yang distandarkan. Besaran standar ini biasanya terdapat atau terpasang
pada alat ukur, dan alat ukur ini harus di kalibrasikan agar bisa mengukur dengan
baik dan tepat. Besaran merupakan sesuatu yang mempunyai nilai dan satuan,
sedangkan satuan adalah sesuatu yang mendefinisikan besaran.
 Syarat - syarat besaran :
 Dapat didefinisikan secara fisik.
Suatu besaran tersebut dapat didefenisikan bentuk dan wujudnya.
 Jelas dan tidak berubah terhadap waktu.
Suatu besaran tersebut tidak dipengaruhi nilainya oleh waktu.
 Dapat digunakan dimana saja.
Suatu besaran tersebut dapat digunakan dimana saja dilakukan
pengukuran.
 Besaran terdiri dari :
 Besaran pokok, merupakan besaran yang sesuai dengan standar
internasional.
Tabel 1.1 Tabel Besaran Pokok

Besaran Standar

Nama Satuan Dasar

Simbol

Panjang

meter

m

Massa

kilogram

kg

Waktu

detik

s

Arus Listrik

ampere

A

Temperatur

kelvin

K

Jumlah Zat
Intensitas Cahaya

mole
candela

n
cd

Dimensi
[L]
[M]
[T]
[I]
[θ]
[N]
[J]

1

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
 Besaran turunan, merupakan besaran yang diperoleh dari beberapa
variabel besaran pokok dalam bentuk persamaan.
Tabel 1.2 Tabel Besaran Turunan

Besaran

Nama Satuan Dasar

Simbol

Luas Bidang

meterpersegi

m²

Volume

meterkubik

m³

Percepatan

meterperdetik

m/s

Gaya

newton

N,kg m/s²

Tekanan

pascal

Pa,N/m²,kg/(m s)²

Energi

joule

J,kg m²/s²

Daya

watt

W,kg m²/s³

Potensial Listrik

volt

V,kg m²/(s² A)

 Pengukuran dapat ditinjau dari 3 aspek yaitu:
1. Aspek Fisik
Pengukuran aspek fisik dipelajari dalam pengukuran teknik (engineering
measurement).
Contoh :
-

Berat

-

Massa

-

Temperatur

-

Tekanan

-

Densitas, dll

2

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
2. Aspek Mekanik
Pengukuran aspek mekanik dipelajari dalam material teknik (materials
science and engineering)
Contoh :
-

Kekuatan (strength)

-

Keuletan (ductility)

-

Kekerasan (hardness)

-

Ketangguhan, dll

3. Aspek Geometrik
Pengukuran aspek geometrik dipelajari dalam metrologi industri.
Terdiri dari :
-

Dimensi, contoh : diameter, panjang, lebar, dll

-

Bentuk, contoh : kesejajaran, kelurusan, kedataran, kemiringan
atau sudut, kebulatan, ketegaklurusan, dll

-

Kekasaran permukaan.

Metrologi merupakan disiplin ilmu yang mempelajari tentang pengukuran

besaran teknik, sedangkan Metrologi industri adalah ilmu dan teknologi yang
mempelajari pengukuran karateristik geometri suatu produk hasil proses produksi
dengan menggunakan alat ukur tertentu dan cara pengukuran tertentu untuk
mendapatkan hasil pengukuran yang mendekati nilai sebenarnya.
 Beberapa jenis pengukuran dalam metrologi :
1. Pengukuran linear, suatu pengukuran besaran panjang yang menggunakan
alat ukur langsung yang telah terkalibrasi dan hasil pengukuran dapat
diperoleh sacara langsung.
Contoh : menggunakan mikrometer.

3

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12

Gambar 1.1 Mikrometer

2. Pengukuran sudut, suatu pengukuran sudut yang menggunakan alat ukur
sudut yang telah terkalibrasi dan hasil pengukuran dapat diperoleh secara
langsung.

Contoh : menggunakan busur bilah.

Gambar 1.2 Busur Bilah

4

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
3. Pengukuran profil, suatu pengukuran yang membandingkan bentuk suatu
produk dengan bentuk acuan (standar) pada layar dari alat ukur proyeksi.
Contoh : menggunakan profile proyector.

Gambar 1.3 Profile Proyector

4. Pengukuran ulir, suatu pengukuran yang mengukur jarak antar ulir pada
suatu produk. Contoh : menggunakan mikrometer ulir.

Gambar 1.4 Mikrometer Ulir

5

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
5. Pengukuran roda gigi, suatu pengukuran yang mengukur jarak antar pitch
pada roda gigi. Contoh : menggunakan mikrometer roda gigi.

Gambar 1.5 Mikrometer Roda Gigi

6. Pengukuran posisi, suatu pengukuran yang menggunakan sensor yang
dapat digerakkan dalam ruang yang digunakan untuk menentukan posisi.
Contoh : menggunakan coordinate measuring machine (CMM).

Gambar 1.6 Coordinate Measuring Machine

7. Pengukuran kerataan dan kedataran, suatu pengukuran yang mengukur
kerataan dan kedataran permukaan suatu produk,
Contoh : menggunakan square level.
6

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12

Gambar 1.7 Square Level

8. Pengukuran kekasaran permukaan, suatu pengukuran yang mengukur
kekasaran permukaan suatu produk.
Contoh : menggunakan surface roughness tester.

Gambar 1.8 Surface Roughness Tester

 Cara-Cara Pengukuran Dalam Metrologi :
1. Pengukuran langsung, suatu pengukuran yang dilakukan dengan
menggunakan alat ukur langsung, dimana hasil pengukuran dapat
langsung diperoleh.
Contoh : Jangka Sorong.
7

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12

Gambar 1.9 Jangka Sorong

2. Pengukuran tak langsung, suatu pengukuran yang dilakukan dengan
menggunakan alat ukur pembanding, alat ukur standar dan alat ukur bantu.
Contoh : Dial Indicator.

Gambar 1.10 Dial Indicator

3. Pemeriksaan kaliber batas, suatu pengukuran yang dilakukan dengan
menggunakan alat ukur kaliber batas, dimana tidak mengukur dimensi
suatu produk tetapi untuk memeriksa apakah suatu produk berada didalam/
diluar daerah toleransinya.
Contoh : Kaliber Batas.
8

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12

Gambar 1.11 Kaliber Poros

4. Membandingkan dengan bentuk standar atau acuan, suatu pengukuran
yang dilakukan dengan membandingkan bentuk produk yang dihasilkan
dengan bentuk standarnya/acuan.
Contoh : Profile Proyector.

Gambar 1.12 Profile Proyector

9

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
5. Pengukuran geometri khusus, suatu pengukuran yang mempunyai metoda
dan alat ukur khusus.
Contoh : Surface Roughness Tester.

Gambar 1.13 Surface Roughness Tester

 Jenis-Jenis Alat Ukur, terbagi atas 2 :
1. Berdasarkan sifat, terbagi menjadi :
a) Berdasarkan sifat aslinya:


Alat ukur langsung, suatu alat ukur yang dilengkapi dengan skala
ukur sehingga hasil pengukuran bisa langsung di baca atau
diperoleh hasil pengukuran.
Contoh: Jangka Sorong.

Gambar 1.14Jangka Sorong

10

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12


Alat ukur pembanding, suatu alat ukur ini tidak bisa menunjukkan
hasil

pengukuran

dengan

skala

ukur,

tetapi

hanya

bisa

membandingkan ukuran atau beda ukuran dari objek ukur.
Misalnya: Dial Indicator.

Gambar 1.15 Dial Indicator



Alat ukur standar, suatu alat ukur yang dilengkapi dengan satu
skala nominal, tidak dapat memberikan hasil pengukuran secara
langsung dan digunakan untuk kalibrasi alat ukur lainnya.
Misalnya: Blok Ukur.

Gambar 1.16 Blok Ukur

11

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
 Alat ukur kaliber batas, suatu alat ukur yang berfungsi untuk
menunjukkan apakah dimensi suatu produk berada di dalam atau
di luar daerah toleransi produk tersebut. Misalnya: Kaliber Lubang
dan Kaliber Poros

Gambar 1.17 Kaliber Poros

 Alat ukur bantu, suatu alat ukur bantu bukan merupakan alat ukur
tetapi mempunyai peranan penting dalam menentukan baik atau
tidaknya hasil pengukuran. Misalnya: Blok V.

Gambar 1.18 Blok V

b) Berdasarkan sifat turunannya, dibedakan atas :
 Alat ukur khas, suatu alat ukur yang mempunyai metode dan alat
ukur khusus. Contoh : Surface Roughness Tester.

12

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
 Alat ukur koordinat, suatu alat ukur yang menggunakan sensor
yang dapat digerakkan dalam ruang yang digunakan untuk
menentukan posisi. Contoh : Coordinate Measuring Machine
(CMM).
2. Berdasarkan prinsip kerjanya, dibedakan atas :
 Alat ukur mekanik, suatu alat ukur yang menggunakan prinsip mekanik.
Contoh : neraca/timbangan dua lengan, dial indicator

Gambar 1.19 Dial Indicator

 Alat ukur elektrik, suatu alat ukur yang menggunakan prinsip elektrik.
contoh : Multi Tester

Gambar 1.20 Multitester

13

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
 Alat ukur optik, suatu alat ukur yang menggunakan prinsip
optik/cahaya. Contoh : Profile Proyector

Gambar 1.21 Profile Proyector

 Alat ukur pneumatik, suatu alat ukur yang menggunakan prinsip fluida
(gas). Contoh : Alat ukur tekanan udara pada ban

Gambar 1.22 Alat ukur tekanan udara pada ban

14

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
 Alat ukur hidrolik, suatu alat ukur yang menggunakan prinsip fluida
(cair). Contoh : Jembatan Timbang.

Gambar 1.23 Jembatan Timbang

 Sifat dari alat ukur :
1. Rantai Kalibrasi ( Trace Ability ), yaitu sifat mampu usut alat ukur
berdasarkan tingkatan kalibrasinya. Tingkatan kalibrasi alat ukur :
a.

Alat ukur kerja (contoh: Mikrometer) di kalibrasi dengan alat ukur
standar kerja (contoh: Blok ukur kualitas 3).

b.

Alat ukur standar kerja di kalibrasi dengan alat ukur standar.

c.

Alat ukur standar di kalibrasi dengan alat ukur standar nasional.

d.

Alat ukur standar nasional di kalibrasi dengan alat ukur standar
internasional.

2. Kepekaan ( Sensitivity ), yaitu kemampuan alat ukur untuk merasakan
suatu perbedaan yang relatif kecil dari harga yang diukur.
15

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12

Gambar 1.24 Kurva Kepekaan (Sensitivity)

3. Kemudahan Baca ( Read Ability ), yaitu kemampuan dari sistem penunjuk
untuk menunjukkan hasil pengukuran dengan jelas dan benar.
4. Penyimpangan ( histerisis ), yaitu penyimpangan yang terjadi pada hasil
pengukuran, dimana pengukuran dilakukan secara kontinu dari dua arah
yang berlawanan.

Gambar 1.25 Kurva Histerisis

5. Kepasifan atau Lambat Bereaksi ( Passivity ), yaitu sensor telah
merasakan perubahan tetapi penunjuk belum mengisyaratkan adanya
perubahan.
16

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
6. Pergeseran ( Shifting ), yaitu sistem penunjuk telah menunjukkan adanya
perubahan tetapi sensor belum mengisyaratkan adanya perubahan.
7. Kestabilan Nol ( Zero Stability ), yaitu kemampuan dari sistem penunjuk
untuk kembali ke posisi semula (nol ) bila benda ukur diambil seketika,
setelah dilakukannya pengukuran.
8. Pengambangan ( Floating ), yaitu keadaan dimana jarum penunjuk
data/angka digital selalu berubah – rubah yang diakibatkan perubahan
kecil pada sensor.
 Konstruksi Umum Alat Ukur :
1. Sensor, bagian dari alat ukur yang berkontak langsung dengan benda ukur.
Sensor terbagi atas 2, yaitu :
 Sensor Kontak, yaitu sensor yang memberikan gaya atau tekanan
pengukuran. Misalnya: sensor mekanik
 Sensor non Kontak, yaitu sensor yang tidak memberikan gaya atau
penekanan pengukuran. Misanya: sensor optik, sensor pneumatik.
2. Pengubah (Tranducer), bagian alat yang berfungsi mengubah dan
memperbesar sinyal yang dirasakan oleh sensor menjadi besaran yang
terukur, dan diteruskan ke sistem penunjuk. Pengubah terbagi atas :
 Pengubah elektrik
Contoh: pengubah dengan prinsip induktif (transformator).

Gambar 1.26 Contoh Sistem Pengubah Elektrik

17

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
 Pengubah mekanik
Contoh: sistem roda gigi dan batang bergigi dari jam ukur pada dial
indikator.

Gambar 1.27 Sistem Pengubah Pada Dial Indikator

 Pengubah optomekanik
Contoh: Sistem pengubah alat ukur optomekanik

Gambar 1.28 Contoh Sistem Pengubah Optomekanik

18

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
 Pengubah Optik
Contoh: prinsip pengubah pada mikroskop.

Gambar 1.29 Contoh Sistem Pengubah Pada Mikroskop

 Pengubah Pneumatis.
Contoh : sistem pengubah dengan prinsip pneumatis.

Gambar 1.30 Contoh Sistem Pengubah Optomekanik

19

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
3. Sistem penunjuk/pencatat, bagian dari alat ukur yang menunjukan hasil
dari pengukuran yang dilakukan.Sistem penunjuk terbagi atas :
 Penunjuk berskala
- Skala linear, contohnya: Jangka Sorong dan Mikrometer
- Skala melingkar, contohnya: Dial Indicator
 Penunjuk digital
- Mekanik
- Elektrik (LED)
 Karateristik Alat Ukur
1. Ketelitian ( Accuracy ), kemampuan alat ukur untuk menghasilkan nilai
yang mendekati nilai sebenarnya.

Gambar 1.31 Ketelitian (Accuracy)

2. Ketepatan ( Precition ), kemampuan alat ukur untuk menghasilkan nilai
yang relatif sama dari beberapa pengukuran pada titik yang sama.

Gambar 1.32 Ketepatan (Precition)

20

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12
3. Kecermatan (Resolution), skala terkecil yang dimiliki oleh suatu alat ukur.
 Empat kemungkinan hasil pengukuran
1. Tepat dan teliti

3. Tidak tepat dan teliti

2. Tepat dan tidak teliti

4. Tidak tepat dan tidak teliti

Gambar 1.33 Kemungkinan Hasil Pengukuran

 Penyimpangan Dalam Proses Pengukuran
1. Penyimpangan dari alat ukur
Hal ini disebabkan oleh karena alat ukur yang belum dikalibrasi.
2. Penyimpangan dari benda ukur
Hal ini diakibatkan oleh defleksi pada benda ukur akibat :
-

pengaruh tekanan kontak karena benda ukur lunak

-

pengaruh tekanan kontak pada benda ukur yang bersilinder tipis

3. Penyimpangan posisi pengukuran
Biasanya garis pengukuran harus sejajar dengan garis dimensi. Kalau garis
pengukuran membuat sudut q dengan garis dimensi (akibat posisi
pengukuran yang salah) maka akan menimbilakan kesalahan kosinus
(cosine error).
21

Laporan Akhir Praktikum Metrologi Industri
Kelompok 12

L = M cosθ-d cosθ

Gambar 1.34 Penyimpangan Posisi Pengukuran

4. Penyimpangan akibat lingkungan
Yang perlu diperhatikan adalah pengaruh temperatur pada proses
pengukuran, dimana benda padat terutama logam berubah dimensinya
apabila temperatur berubah (ΔL = Lo α ΔT sifat pemuaian logam). ΔL=
Perubahan Panjang, Lo= Panjang awal, α= Koefisien pemuaian, ΔT=
Pertambahan panjang. Supaya hasil pengukuran sama maka secara
internasional sudah disetujui temperatur standar untuk pengukuran
geometris adalah 20ºC.
5. Penyimpangan dari si pengukur
Dua orang yang melakukan pengukuran dengan alat ukur dan objek ukur
yang sama berkemungkinan menghasilkan pengukuran yang berbeda. Hal
ini dapat diakibatkan oleh pengalaman praktek mengukur, cara melakukan
pengukuran yang salah akibat tidak mengetahui dasar-dasar pengukuran
yang benar.

22