pengembangan ekstensometer optik berbasis rugi-rugi lekuka...

15

PeFi

Ku(1)J(2)GEm ABmusenberjan Ka ABlanbenAmmm Ke I. P

SdigDaunt

WeksterdWidenPenkelkenpem

PkeleletelamaEkmedardal

Ssinpemmesen

58

engembaiber Opt

uni Faizah(1)

Jurusan Fisika FGroup Thz Phot

mail: kunia.f@gm

BSTRAK- Telultiple bendingnsor sebagai trbentuk hati. Dngkauan kerja

ata kunci: eks

BSTRACT- Sndslide detectnding, so that

mplified Stimum and x<40 an

ey words: ext

PENDAHULSensor Ekstgunakan untukalam aplikasintuk memonitoWireline Extestensometer daftar dalamreline Extensngan memanfnggunaan listrlemahan diantndala pemasanmasangan tidaPenggunaan filebihan fiber ektrik. Grup THah menciptak

acrobending, stensometer O

erupakan jenisri fiber optik ilam modulasi Secara fisik sengle mode Smodelan lekuendeteksi pergnsor sebesar 0

Prosi

angan Etik

), Hendra AFakultas Matemtonics Pusat Penmail.com

lah dilakukang sebagai senstekanan pada Dengan sumbe sensor antara

stensometer ; m

Study of Extentor. The shif

the fiber willlated Emissiond sensor sens

tensometer; m

UAN tensometer mk mendeteksi anya, sensor inor pergeseran tensometer meelektrik yan

m US patensometer mem

faatkan frekuerik pada sensotaranya, rawangan juga dapak terdapat sumiber optik dala

optik yang Hz-Photonicsan Sensor Ek

yang diOptis Generass sensor intrinitu sendiri mecahaya yang mensor tersebutSMF-28 FC-ukan tunggalgeseran sejauh0,4494 dB per

Kuni Fai

iding Pertemuan

Ekstensom

dinanta (2), Bmatika dan Ilmu

nelitian Fisika-L

penelitian sensor deteksi perbending fiber er cahaya Tuna x > 10 mm d

multiple bend

nsometer basefting ground rl be formed byon Radiation) sitivity 0,67 ±

multiple bendin

merupakan adanya gerakani juga banytanah [1, 2]. erupakan salag telah ada

nt No. 2005monitor pergensi kawat yaor mengakibaan gangguan pat terjadi jikmber PLN [1,am berbagai stahan terhad

s Bidang Instrukstensometer Oisebut dengsi Pertama. Sensik, dimana

engubah aksi lmelewatinya. t menggunak-2 dengan . Sensor tersh 25,7 mm dar 1 milimeter [

izah, dkk/Pengem

n Ilmiah XXVI HISSN

meter O

Bambang WPengetahuan A

LIPI, Komplek

nsor Ekstensorgeseran tana

r optik, sehinggnable LASER dan x < 40 mm

ding; sensor fib

ed on optical represented by three dynamλ = 1550 nm0,02 dB / mm.

ng; fiber senso

sensor yangan pergeseran

yak digunakan

h satu sensora, sensor in5/0247/136A1geseran tanahang bervibrasiatkan beberapaelektrik, sertaa pada daerah3].

sensor didasardap gangguanumentasi LIPIOptis berbasisgan Sensorensor tersebuproperti fisik

lingkungan ke

kan fiber optikmenggunakansebut mampuan sensitivitas[2].

mbangan Eksten

HFI Jateng & DIN : 0853-0823

ptik Ber

WidiyatmokoAlam Universitaks PUSPIPTEK,

ometer berbasah. Adanya pega terbentuk t(Light Amplif

m dengan sens

ber

sensor has bby sensor's m

mical curve calm as light sour

.

or

g n. n

r i .

h . a a h

i n I s r t k e

k n u s

Peneoptik dpadamempesensitiv II. ME

Gamdilakukλ=1550dengan

mengguperilakucahaya kemudimengakintensitakibat

nsometer Optik

IY, Purworejo 1

rbasis Ru

o (2), Ahmad as Sebelas Mare, Serpong - Tan

sis fiber optik dergeseran tanatiga lekukan dfied Stimulatedsitivitas senso

been done by echanical syslled heart-sharce, obtained

elitian ini memdengan menggsensor. Peng

erpanjang ravitas sensor [4

ETODOLOGImbar 1. adalakan. Sumber 0 nm dilewan

Gambar 1

unakan fiber ou pergeseran

melewati fian fiber kibatkan lekutas akan berublekukan meru

Berbasis Rugi-R

14 April 2012

ugi-Rug

Marzuki (1)

et Jl. Ir Sutami ngerang 15314

dengan menggah direpresentdinamis yang dd Emission Ra

or 0,67 ±0,02 d

using multiplstem as a preape indentatiosensor's rang

mperbaiki pemgunakan pemoggunaan muange deteks4,5].

I DAN DESIGah set up p

cahaya beratkan pada

1. Skema Metod

optik SMF-28n dengan vafiber optik d

optik terjukan sebesar bah sebesar Iupakan salah

Rugi Lekukan Fi

i Lekuka

36A Surakarta

gunakan pemotasikan sistemdisebut lekukaadiation) = dB/mm.

le bending moessure on opt

on. Using LASEge area betwee

modelan bendodelan multiplultiple bendinsi pergesera

GN PENELIpenelitian yarupa tunable

sensor ekste

de Penelitian.

8 FC-2 kemudriasi 0,1 mmdengan intenjadi tekana

pergeseran (I . Perubahan

satu bentuk

iber Optik  

an

57126

odelan m mekanik an 1550 nm

odels as a tical fiber

SER (Light en x> 10

ding fiber le bending ng dapat an serta

TIAN ang telah LASER ensometer

dian diberi m, ketika nsitas I0 an yang (x), maka intensitas attenuasi

Kuni Fai

[6]. Selcahaya apembacadengan p

Macrodiberi parespon pink),sedsampai pperubahapada penpanjang g

Designfiber oppendoronMultiple untuk me

Penelitmultiple pergeseradidapatka

Gambar 2

Gam

Berkembending saja, bebmultiple

Gambabending berasal dapabila p

izah, dkk/Pengem

anjutnya infakan ditangk

aanya oleh Dprogram akuisibending mem

anjang gelombperubahan

dangkan dengpanjang geloman (kurva wanelitian ini digelombang λ=n sensor Eksptik glass Sng 10mm, se

bending digueningkatkan setian sensor e

bending aan terhadap aan sensitivitas

2. Responpanjang

mbar 3. Skema

mbangnya penfiber optik tid

berapa penelitbending [4,8]ar 3. merupakyang diaplika

dari tiga set pinpin kedua ber

mbangan Eksten

Prosiding Pe

formasi dalamkap fotodetekDAQ NI USisi data Lab V

miliki karakterbang yang ting

eksponensiagan panjang mbang ambanarna biru) (Gigunakan LA=1550nm [7]. stensometer

SMF-28 FC-erta diameterunakan sebagensitivitas senekstensometerakan dianalisatenuasi yang s serta range d

n macrobending gelombang.

panjang lekuka

nelitian mengdak terbatas ptian telah men]. kan bentuk geasikan pada gn yang identikrgerak secara

nsometer Optik B

ertemuan Ilmiah

m bentuk ruktor dan dilaSB yang ter

View. ristik dimana ggi maka akanal (kurva

gelombang ng tidak ada

Gambar 2.), sSER dengan

Optis mengg2, diameter

r bending 4gai pemodelannsor [4]. r dengan pemsa variasi dihasilkan, s

daerah kerja se

ng terhadap pe

an dari fiber op

genai sensor bpada bending ngaplikasikan

eometri dari mgaya dengan k (Gambar 3.)a vertikal mak

Berbasis Rugi-R

h XXVI HFI JatISSN : 0853

rugi-rugi anjutkan rhubung

apabila n terjadi

warna pendek

a respon sehingga

rentang

gunakan batang

40 mm. n sensor

modelan panjang

sehingga ensor.

erubahan

tik.

berbasis tunggal

n bentuk

multiple lekukan dimana ka akan

Rugi Lekukan Fi

teng & DIY, Pur3-0823

menyebabkanpanjang dardirumuskan d

dengan: K = Total pR = Jari-jarD = Jarak pH = Jarak v Penelitian

multiple bendbandwidth da

III. HASIL D

KarakterisaPertama dengLight Sourceλ=1550 nm, msensor denganripitabilitas ySensor ini d

.Ketiga per

sebesar: Peru

Gambar 4.

Perulangan kPerulangan k

Gambar 5LASER λ=15mampu menKetiga peru

‐64.0

‐62.0

‐60.0

‐58.0

‐56.0

‐54.0

‐52.0

‐50.0

Atenu

asi (dB

)

iber Optik

rworejo 14 April

n lekukan mari radius madengan: [8].

…….(1)

panjang lekukri pin pusar ke pusatvertikal pin at

menyebutkanding fiber optan rugi daya y

DAN PEMBAasi Sensor Egan sumber ce MG 9001Amemberikan hn sumber cahyang baik undapat mende

rulangan menulangan ke-1 (b

Karakterisasi Generasi Pert

ke-2 (merah)ke- 3 (hijau) 0,. merupakan

550, dari grafindeteksi pergulangan menu

00

00

00

00

00

00

00

00

0

l 2012

acrobending pacrobending

kan dari fiber

t dari pin yangas dengan pin

n bahwa penertik menyebabk

yang meningka

AHASAN Ekstensometer ahaya LED AA λ=1330nhasil Gambaraya LED λ=1

untuk ketiga eteksi pergese

nunjukkan sebiru) 0,67± 0

Sensor Ekstama dengan LE

) 0,66 ± 0,0,66 ± 0,02 dB/

karakterisasiik didapatkan geseran hinggunjukkan sen

5

Pergeseran (

1

pada fiber opyang terben

g berdekatann bawah

rapan strain pkan penguranat.

Optis GeneAnritsu Stabilinm dan LASr 4. menunjuk330 nm memipengulanganneran (x) hin

ensitivitas sen0,02 dB/mm;

stensometer OED λ=1330nm.

02 dB/mm; /mm. i sensor denbahwa sensorga nsitivitas sen

10

mm)

159 

ptik, ntuk

pada ngan

erasi ized SER kkan iliki nya.

ngga

nsor

Optis

dan

ngan r ini

nsor

15

16

sebPerPerinfsebLek

Ga

Sprindenoptbendin

SmehindaeniladB

S

apaEksenper

Gmeme

60

besar: Perulanrulangan ke-2rulangan ke- formasi dari Gbagai pembankukan Hati.

ambar 5. KaG

Sensor Ekstennsip kerja ngan adanya tik. Terjadinynding tertekannamis berbentuSensor Ekstenemprediksi pengga x< 40 merah kerja senai sensitivitas/mm.

Gamb

Sensitivitas seabila dibandstensometer O

nsitivitas yanrgeseran yangGrafik memienunjukkan ripemberikan nil

‐6

‐4

‐2

0

2

4

6

8

0attenu

asi (dB

m)

Prosi

ngan ke-1 (b2 (merah) 03 (hijau) 0,0

Gambar 4 dan Gnding pada se

arakterisasi Seenerasi Pertama

nsometer Optdimana pertekanan pada

ya pergeseran n, sehingga akuk hati (Gambnsometer Optiergeseran antmm. Gambar nsor Ekstensos yang didapa

bar 6. Mekanis

ensor Ekstensodingkan denOptis Generang lebih beg lebih panjangiliki perulangpitabilitas yanai sensitivitas

5 1

Perg

Kuni Fai

iding Pertemuan

biru) 0,43± 0,46 ± 0,03 043 ± 0,03 dBGambar 5. akensor Ekstens

ensor Ekstensa dengan LASE

tis Lekukan Hrgeseran direa permukaan

akan mengakkan terbentukbar 6.). is Lekukan Hatara rentang 8. merupakanmeter Optis L

atkan sebesar

sme multiple be

ometer Optis ngan sensitiasi Pertama. msar dan reng. gan yang sang baik. Ketigs sebesar: per

0 15

eseran (mm)

izah, dkk/Pengem

n Ilmiah XXVI HISSN

0,03dB/mmdB/mm; dan

B/mm. Keduakan digunakansometer Optis

someter OptikER λ=1330nm.

Hati memilikepresentasikanbending fiberkibatkan fiberk tiga lekukan

ati ini mampux > 10 mmn grafik padaLekukan Hatir 0,670±0,020

ending.

Lekukan Hativitas sensormemiliki nilantang deteks

ama sehinggaga perulanganrulangan ke-1

20 25

mbangan Eksten

HFI Jateng & DIN : 0853-0823

; n a n s

k

i n r r n

u m a , 0

i r i i

a n 1

0,52± 0dan per

Gam

Gamba

IV. KESensor mendetSensitivke-1 0,dB/mmpada da±0,02layak d UCAPAUcapanBambatelah b

Atten

uasi (d

B)attenu

asi (dB

)

nsometer Optik

IY, Purworejo 1

0,01 dB/mm; rulangan ke-3

mbar 7. Karakt

ar 8. Karakteridaerah ke

ESIMPULANEkstensome

teksi pergeservitas dari ket,52 ± 0,01 dB

m; dan perulaaerah kerjanydB/mm, sehin

digunakan seb

AN TERIMAn terima kasiang Hermantobanyak mem

‐6

‐4

‐2

0

2

4

6

8

10

12

14

‐1

‐4.5

‐2.5

‐0.5

1.5

3.5

5.5

7.5

9.5

11.5

13.5

11

Berbasis Rugi-R

14 April 2012

perulangan k0,052 ±0,03 d

terisasi Sensor

isasi Sensor Ekerja sensor.

N eter Optis Lran hingga rtiga perulang

B/mm; perulanangan ke-3 0ya memiliki sengga dapat dagai deteksi p

AKASIH ih pada Bapa, dan Bapak P

mbantu dalam

9 19

Pergesera

21

pergesera

Rugi Lekukan Fi

ke-2 0,52±0,03dB/mm.

Ekstensometer

kstensometer O

Lekukan Hatirentang 40mmgan sebesar pngan ke-2 0,5,52 ±0,03dB/ensitivitas sebdisimpulkan spergeseran tan

ak Dwi HantPrabowo Pura

m penelitian

29

an (mm)

31

an (mm)

iber Optik  

3 dB/mm;

Optis.

Optis pada

i mampu m dengan erulangan 52 ±0,023 /mm, dan besar 0,67 sensor ini

nah.

to, Bapak anto yang

ini, dan

39

41

Kuni Faizah, dkk/Pengembangan Ekstensometer Optik Berbasis Rugi-Rugi Lekukan Fiber Optik 161 

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVI HFI Jateng & DIY, Purworejo 14 April 2012 ISSN : 0853-0823

Puslitbang Fisika Terapan- LIPI atas fasilitas yang diberikan pada penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA [1] D. Bayuwati. Pembuatan Extensometer Optis untuk

Deteksi Pergeseran Tanah. Laporan Program Insentif Peneliti dan Perekayasa LIPI. Pusat Penelitian Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia 2010.

[2]   D. Hanto, W. P. Tresna, B. Widiyatmoko. dan D. Bayuwati, Pengukuran Rugi-Rugi Lengkungan Serat Optik Ragam Tunggal sebagai Rancangan Sensor Pergeseran Permukaan Tanah, Prosiding Seminar Nasional ASTECHNOVA Applied Science for Technology Innovation , vol.1, Yogyakarta, Oktober 2009, hal. III-65 – III-72

[3] US Patent No. 2005/024731641. United States. 2010 [4] J.H. Kuang, P.C. Chen and Y. C. Chen, Plastic Optical

Fiber Displacement Sensor Based on Dual Cycling Bending, Open Access Sensors, pp. 10198-10210

[5]     A. Babchenko, J. Maryles, Graded-Index Plastic Optical Fiber for Deformation Sensing. Opt. Lasers Eng. 2007, 45, 757-760.

[6]  P.Wang, Y. Semenova, Q.Wu, G.Farrell, Y.Ti, A macrobending singlemode fiber based Refractometer, Dublin Institute of Technology ARROW@DIT, Vol. 48, pp.6044-6049

[7] J. A. Jay An Overview of Macrobending and Microbending of Fiber Optics. USA Corning Incorporate. 2010

[8]     R. B. Malla and N.W. Garrick, Dual Core FTDM Fiber Optic WIM System, Transportation Research Board, 500 5th Street, N.W., Washington, 2000, pp.1-25

TANYA JAWAB Kusminarto, UGM ? Kemampuan mendeteksi pergeseran hanya beberapa mm, apa cocok untuk pergeseran tanah? ? Grafik responnya tidak linear, bagaimana persamaan untuk mengkonfersi besar sinyal ke besar pergeseran. Kuni Faizah, LIPI √ Karena keterbatasnan kemampuan alat hanya bisa untuk merndeteksi pergeseran tanah saja. √ Konversi dari besar sinyal atenuasi ke dalam besarnya pergeseran : peningkatan atenuasi ( ) secara eksponensial karena penurunya radius lekukan pada bending fiber optik dirumuskan:

exp dengan dan adalah koefisien atenuasi, dan adalah total panjang lekukan yang dirumuskan pada persamaan 1. Untuk mengkonversi besarnya sinyal rugi-rugi kedalam besarnya pergeseran, dirumuskan fiber optik singlemode dengan panjang (K) memiliki nilai atenuasi (L) sebesar :

10 Log exp 2 8,68 Asumsi jika panjang pergesaran tanah sama dengan besarnya radius lekukan fiber optik (K), maka dengan mengetahui besarnya nilai atenuasi dan panjang fiber optik yang digunakan, akan diketahui nilai pergeseran yang terjadi.