pengembangan ekstensometer optik berbasis rugi-rugi lekuka...
TRANSCRIPT
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.