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. Segala bentuk fenomena fisik dapat diterapkan dengan NDT selama sesuai dengan kegunaannya. Visual sederhana atau pendengaran dapat terlibat dalam beberapa energi elektromagnetik atau gelombang akustik [2]. 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). 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 Tomografi (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 1
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 2
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 peka 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 orde dari masingmasing keluaran. Berdasarkan kelebihan dan kekurang dari masing-masing sistem. Oleh karena itu, penelitian tugas akhir ini akan memecahkan permasalahan tentang komposisi susunan yang tepat agar kedua sistem injeksi dan sistem induksi dapat bekerja 3
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 (frekuensi, beda potensial, arus, dan jumlah lilitan) sistem injeksi arus listrik dengan nilai parameter yang didapat pada sistem induksi medan magnet sehingga kedua sistem memiliki orde yang sama? I.3. Batasan Masalah Penelitian ini dibatasi oleh objek-objek berikut: 1. Jenis tanah yang digunakan sebagai objek uji adalah tanah yang dicampur oleh air dan garam dengan komposisi 500 ml air dan 50 gram garam. 2. Nilai parameter dari sistem induksi medan magnet yang telah ditetapkan adalah sebagai berikut: Suhu ruangan = 22 C, Kelembaban 34%, Frekuensi = 998,3 Hz, Vrms = 7,37 V (x1), Ukuran koil = 13 x 13 cm, Jumlah lilitan = 600 lilitan. 3. Metode pengambilan data potensial pada bidang tepi objek menggunakan metode adjacent (bertetanggaan). 4. Titik injeksi yang digunakan sebagai sampel pada sistem injeksi arus listrik adalah titik 1 dan 2. 5. Jenis objek uji yang digunakan sebagai penelitian ini adalah jenis objek uji dengan tanah homogen dan tanah anomali tengah. 6. Pada sistem induksi medan magnet, koil diletakkan tepat di tengah objek uji. 4
7. Objek eksperimen yang digunakan dalam penentuan parameter fisis untuk pengambilan data potensial pada bidang batas tepi objek ini hanya dilakukan dalam skala laboratorium. 8. Terdefinisi feasible berdasarkan alat ukur yang ada di laboratorium seperti function generator, sumber arus, dan voltmeter. 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. 5
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. 6