1. TUGAS INDIVIDU
MAKALAH INSTRUMEN
“ULTRASONIK FLOWMETER”
OLEH :
ABDUL MURSYID
A1C312031
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS HALU OLEO
KENDARI
2015
2. BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pada massa perkembangan teknologi seperti yang sekarang ini, banyak
instrumntasi fisika yang juga telah berkembang, baik itu dalam dunia kedokteran,
pertanian , ataupun pada bidang fisika itu sendiri. Beragam instrumentasi fisika
itu sendiri antara lain seperti volt meter, amperemeter, barometer, stetoskop,
mikroskop, dan masih banyak lagi namun pada kali ini saya akan membahas
tentang intrumentasi fisika berupa ultrasonik flowmeter.
Ultasonik merupakan suatu gelombang suara atau getaran dengan
frekuensinya itu melebihi batas pendengaran manusia yakni sebesar 20 kHz
(W.Widanarto, 2006). Gelombang ultrasonic itu sendiri banyak sekali digunakan
karena kegunaanya yang sangat banyak seperti mengukur cepatnya arus air,
mendeteksi suatu benda, mengusir serangga, dan lain sebagainya.
Seperti halnya ultrasonik, alat instrumentasi ultrasonik flowmeter sendiri
memiliki beraneka kegunaan seperti mengukur kecepatan aliran darah
(W.Widanarto, 2006), mengukur banyaknya minyak yang dapat diserap (M.
Imam Sudrajat, 2009) juga dapat mengukur aliran suatu gas (Sick dll, 2006).
Karena begitu banyaknya keunggulan yang ditawarkan oleh ultrasonic
flowmeter, tidak heran kalau sekarang sedang marak-maraknya penggunaan
flowmeter jenis ini. Prinsip kerja alat ini sebenarnya sederhana, yaitu dengan
menggunakan prinsip ultrasonic transit time (Okta, 2013).
Dari berbagai kegunaan itulah sehingga penulis mengaggap perlu utuk
membuat makalah ini sehingga kita dapat megetahui tentang ultrasonic
flowmeter itu sendiri,bagaimana prinsip kerja dan penggunaan alat ini.
B. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah yang saya ambil dalam makalah ini adalah
sebagai berikut:
a. Apa itu ultrasonic flowmeter
3. b. Bagaimana prinsip kerja dari ultrasonic flowmeter
c. Bagaimana cara penggunaan alat ini pada kehidupan sehari-hari atau untuk
penelitian
C. Tujuan
a. Untuk mengetahui prinsip kerja ultrasonic flow meter
b. Bagaimana cara penggunaannya pada kehidupan sehari-hari serta
kegunaannya dalam enelitian
4. BAB II
KAJIAN TEORI
A. Pengenalan Ultrasonic Flowmeter
Ultrasonic flowmeter (UFM) merupakan meter jenis inferensial
(mengukur secara tidak langsung) yang menentukan kecepatan alir cairan (liquid
flow rate) dengan mengukur waktu transit pulsa suara frekuensi tinggi (high-
frequency sound pulses) yang melintasi pipa aliran. Waktu transit adalah waktu
5. yang diperlukan pulsa suara yang melintasi pipa dalam dua arah, yaitu searah dan
berlawanan arah dengan arah aliran. Perbedaan waktu antara keduanya tersebut
sebanding dengan rata-rata kecepatan alir cairan. Karena pengukuran aliran
berdasarkan waktu transit, maka metode ini disebut juga dengan ultrasonic
transit time flow meter (Asro,2009). Ultrasonic flow meter ini
dapatmemancarkan sutu gelombang ultrasonic dari sensor yang berfungsi sebagai
transmitter dan diterima oleh sensor lain yang berfungsi sebagai receifer
(Nanang, 2011).
Menurut Okta pratama (2013) dalam papernya menegaskan bahwa prinsip
kerja dari alat ultrasonic flowmeter ini adalah dengan menggunakan prinsip
ultrasonic transit time. Hal ini sama dengan yang telah digagaskan sebelumnya
oleh Asro (2009).
B. Prinsip Kerja Ultrasonic Flowmeter
Ultrasonic transit time flow meter menggunakan transduser akustik
(acustic transducer) yang dapat mengirim dan menerima pulsa akustik frekwensi
tinggi. Transduser akustik ditempatkan pada kedua sisi pipa sedemikian hingga
pulsa akustik bergerak melintasi pipa dalam arah diagonal, seperti gambar
berikut:
Metode transit time didasarkan pada pengukuran jangka waktu transmisi pulsa
akustik yang melintasi pipa pada kedua arah yang berlawanan. Sistem
pengukurannya didasarkan pada kenyataan bahwa pulsa akustik yang melintasi
pipa secara diagonal searah aliran cairan membutuhkan waktu lebih cepat dari
pulsa akustik yang bergerak pada arah yang berlawanan dengan aliran.
6. Perbedaan waktu antara kedua pulsa akustik tersebut sebanding dengan
kecepatan alir rata-rata sepanjang lintasan pulsa akustik. Perhatikan gambar di
atas, pulsa akustik yang melintasi pipa searah aliran membutuhkan waktu:
tA>B = L/(c + V Cos q)
Sedangkan pulsa akustik yang melintasi pipa pada arah berlawanan dengan arah
aliran membutuhkan waktu:
TB>A = L/(c – V Cos q)
Dengan, L adalah panjang lintasan pulsa akustik, c adalah kecepatan suara dalam
cairan, q adalah sudut antara lintasan pulsa dan sumbu pipa dan V adalah
kecepatan alir rata-rata cairan dalam pipa.
Dari kedua persamaan di atas, diperoleh kecepatan alir rata-rata cairan menjadi:
V = (L/2cosq) x (TB>A – TA>B )/( TB>A x TA>B)
UFM dengan jumlah transduser banyak (multi transducer) dapat digunakan untuk
mendapatkan jumlah lintasan yang banyak sehingga diperoleh lebih banyak
informasi mengenai distribusi kecepatan alir cairan pada pipa (flow profile) yang
pada akhirnya dapat meningkatkan akurasi alat ukur ini.
Gambar berikut menunjukan komponen utama UFM.
• bergetar dan menghasilkan sinyal elektronik.
• Conversion: Rangkaian penerima dalam SPU menerima sinyal elektronik
dari transduser penerima untuk diproses lebih lanjut.
• Signal treatment: Berdasarkan algoritma pabrik, SPU melakukan
perhitungan untuk mendapatkan TB>A dan TA>B .
Tipikal urutan operasi UFM adalah sbb:
• Emission : Signal Processing Unit (SPU)
mengirim sinyal elektronik ke
transduser, sehingga transduser
menghasilkan pula akustik yang
merambat dalam cairan.
• Reception: Pulsa akustik menyeberangi
pipa dan menyentuh transduser lainnya
yang ada di seberang, sehingga
transduser tersebut
7. • Transit time methode: SPU menggunakan perbedaan antara TB>A dan TA>B
untuk menghitung kecepatan alir cairan rata-rata sepanjang lintasan pulsa.
• Volumetric flow rate calculation : Bergantung pada jumlah path, bentuk
geometrisnya serta algoritma pabrik, SPU menggunakan nilai kecepatan alir
rata-rata yang diperoleh pada tahap sebelumnya untuk menghitung
volumetric flow rate.
• Output refresh: SPU mengulangi langkah-langkah pengukuran tersebut
diatas sesuai waktu refresh-nya.
(Asro,2009)
8. BAB III
PEMBAHASAN
Mengingat begitu banyaknya keunggulan yang ditawarkan oleh ultrasonic
flowmeter, maka tidak heran kalau sekarang sedang marak-maraknya penggunaan
flowmeter jenis ini. Prinsip kerja alat ini sebenarnya sederhana, yaitu dengan
menggunakan prinsip ultrasonic transit time.
Ultrasonic transit time menggunakan transduser akustik (acustic transducer)
yang dapat mengirim dan menerima sinyal akustik. Transduser akustik ditempatkan
pada kedua sisi pipa sedemikian hingga sinyal akustik bergerak melintasi pipa dalam
arah yang ditentukan perti gambar berikut:
9. Metode transit time didasarkan pada pengukuran jangka waktu transmisi sinyal
akustik yang melintasi pipa pada kedua arah yang berlawanan. Sistem pengukurannya
didasarkan pada kenyataan bahwa sinyal akustik yang melintasi pipa searah aliran
fluida membutuhkan waktu lebih cepat dari sinyal akustik yang bergerak pada arah
yang berlawanan dengan aliran.
Perbedaan waktu antara kedua sinyal akustik tersebut sebanding dengan
kecepatan alir rata-rata sepanjang lintasan sinyal akustik. Penempatan sensor pun bisa
disesuaikan, konfigurasi yang sering digunakan terlihat seperti pada gambar di atas.
Karena prinsip kerja alat menggunakan perambatan sinyal ultrasonik, ada hal
yang harus diperhatikan agar pengukuran menghasilkan nilai yang akurat, yaitu kita
harus tahu jenis material yang akan kita ukur baik itu pipa maupun fluidanya karena
cepat rambat gelombang ultrasonik akan berbeda untuk material yang berbeda. Hal
ini merupakan kelemahan dari Ultrasonic Flowmeter. Namun kelemahan ini bisa
diatasi dengan menambahkan data nilai parameter beberapa material yang disimpan
dalam memory internal flowmeter. Data referensi parameter untuk beberapa jenis
material juga mudah ditemukan di internet, sehingga bisa dimasukkan ke database
flowmeter secara manual.
10. BAB III
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat saya ambil dari makalah ini adalah sebagai
berikut:
a. Ultrasonic flowmeter (UFM) merupakan meter jenis inferensial (mengukur
secara tidak langsung) yang menentukan kecepatan alir cairan (liquid flow
rate) dengan mengukur waktu transit pulsa suara frekuensi tinggi (high-
frequency sound pulses) yang melintasi pipa aliran.
b. Prinsip kerja alat ini sebenarnya sederhana, yaitu dengan menggunakan
prinsip ultrasonic transit time. Metode transit time didasarkan pada
pengukuran jangka waktu transmisi sinyal akustik yang melintasi pipa pada
kedua arah yang berlawanan. kita harus tahu jenis material yang akan kita
ukur baik itu pipa maupun fluidanya karena cepat rambat gelombang
ultrasonik akan berbeda untuk material yang berbeda.
11. DAFTAR PUSTAKA
W. Widanarto, 2006. Instrumen Fisika. Jaya Mandiri. Malang
M. Imam Sudrajat. 2009. Kajian Custody Transfer Minyak Mentah Pada Pipeline
Dengan Menggunakan Ultrasonic Flow Meter Berdasar Standar API
MPMS 5.8. Prosiding PPI Standardisasi. Jakarta
Sick dll. 2006. AGA-9 Measurement Of Gas By Multipath Ultrasonic Meters.
Maihak, Inc.Houston.Texas
12. Okta Pratama. 2013. Tugas Paper Instrumentasi Elektronis. Fakultas Teknik. UGM
Asro. 2009. Ultrasonic Flow Meter . https://asro.wordpress.com/2009/09/04/proving-
pada-ultrasoc-flow-meter/
Nugroho, Nanang. 2013. Cara Kerja Ultrasonic Flowmeter.
https://asro.wordpress.com/2009/09/04/proving-pada-ultrasonic-flow-meter/
.
