bahan ajar - ketidakpastian pengukuran.pdf

Upload: firmansyah-budhi-saputhra

Post on 24-Feb-2018

261 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    1/49

    Ketidakpastian Pengukuran

    Bahan AjarDiklat Fungsional Penera Ahli

    OlehVera Firmansyah, M.Si

    Widyaiswara Muda

    Pusat Pengembangan SDM KemetrologianKementrian Perdagangan R.I

    2014

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    2/49

    ii

    PRAKATA

    Segala puji dan syukur penyusun panjatkan ke khadirat Allah SWT karena

    atas berkat rahmat serta karunia-Nya penyusun dapat menyelesaikan

    penulisan bahan ajar Ketidakpastian Pengukuransesuai dengan waktu

    yang telah ditentukan dengan segala keterbatasan ilmu dan waktu.

    Bahan ajar ini disusun sebagai panduan dalam memberikan pendidikan

    dan pelatihan dengan mata pelajaran Standar Ukuran dan Pengelolaan

    Laboratorium pada Diklat Fungsional Penera Ahli di Pusat

    Pengembangan SDM Kemetrologian.

    Penyusun mengucapkan terima kasih sebesar-besar dan tidak dapat

    menyebutkan satu persatu kepada semua pihak yang telah membantu

    dalam pengumpulan materi dan penulisan bahan ajar ini, terutama Bp.

    Usman dan Bp Rifyan. Penyusun menyadari bahwa masih banyak

    terdapat kekurangan dalam penulisan bahan ajar ini karena segala

    keterbatasan pengetahuan dan pengalaman. Tetapi penyusun tetap

    berharap bahwa bahan ajar ini dapat berguna bagi para pembaca pada

    umumnya dan penyusun sendiri.

    Penyusun

    Vera Firmansyah

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    3/49

    iii

    DAFTAR ISI

    DAFTAR ISI ............................................................................................... iii

    DAFTAR GAMBAR .................................................................................... v

    BAB I PENDAHULUAN ......................................................................... 1

    A. Latar Belakang ................................................................................ 1

    B. Deskripsi Singkat ............................................................................. 2

    C. Manfaat Bahan Ajar Bagi Peserta ................................................... 2

    D. Tujuan Pembelajaran ...................................................................... 2

    1. Kompetensi Dasar ....................................................................... 2

    2. Indikator Keberhasilan ................................................................. 2

    E. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok ............................................... 3

    F. Petunjuk Belajar .............................................................................. 3

    BAB II STATISTIK DALAM KETIDAKPASTIAN ...................................... 4

    A. Rata rata ....................................................................................... 4

    B. Standar Deviasi ............................................................................... 4

    C. Distribusi Normal ............................................................................. 4

    D. Tabel T-Student ............................................................................... 5

    E. Rangkuman ..................................................................................... 7

    F. Latihan Soal .................................................................................... 7

    BAB III ISTILAH DALAM KETIDAKPASTIAN....................................... 8

    A. Istilah istilah Dasar ....................................................................... 8

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    4/49

    iv

    B. Istilah istilah Statistik .................................................................... 9

    C. Rangkuman ................................................................................... 11

    D. Latihan Soal .................................................................................. 11

    BAB IV PERHITUNGAN KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN ........... 12

    A. Model Pengukuran ........................................................................ 12

    B. Evaluasi Ketidakpastian Tipe A ..................................................... 15

    C. Evaluasi Ketidakpastian Tipe B ..................................................... 21

    D. Penentuan Ketidakpastian Gabungan ........................................... 30

    E. Penentuan Ketidakpastian yang Diperluas .................................... 34

    F. Cara Penulisan Ketidakpastian dalam Laporan ............................. 36

    G. Flow ChartEvaluasi Ketidakpastian .............................................. 40

    H. Rangkuman ................................................................................... 41

    I. Latihan Soal .................................................................................. 41

    BAB V PENUTUP ................................................................................. 42

    DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 43

    BIODATA ................................................................................................. 44

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    5/49

    v

    DAFTAR GAMBAR

    Gambar II.1. Distribusi Normal ................................................................... 5

    Gambar IV.1. Kurva Distribusi Normal, bagian diarsir mempunyai p=50%

    ................................................................................................................. 23

    Gambar IV.2. Distribusi Kotak .................................................................. 25

    Gambar IV.3. Distribusi Kotak Asimetris .................................................. 27

    Gambar IV.4. Distribusi Travesium .......................................................... 28

    Gambar IV.5. Distribusi Segitiga .............................................................. 29Gambar IV.6. Distribusi normal dengan p=99,73% .................................. 30

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    6/49

    1

    BAB I PENDAHULUAN

    A. Latar Belakang

    Seiring perkembangan jaman, pertumbuhan atas munculnya alat

    UTTP baru sangat pesat, baik yang legal maupun yang lainnya. Hal

    ini menyebabkan variasi dari salah satu jenis ukuran pun bermacam

    macam, dengan pesatnya pertumbuhan alat UTTP tersebut,

    menimbulkan permasalahan tersendiri terhadap sistem pelaporan

    hasil pengukurannya.

    Ketika kita melaporkan hasil pengukuran suatu besaran fisis, kita

    harus menyertakan suatu indikasi kuantitatif yang berkenaan dengan

    kualitas hasil pengukuran, ini dapat memberikan kepercayaan

    terhadap orang yang akan menggunakan laporan tersebut. Tanpa

    indikasi jaminan kualitas, pengguna tidak dapat membandingkan

    hasil pengukuran yang tercantum dalam laporan dengan hasil

    pengukuran lainnya ataupun dengan spesifikasi/standar alat yang

    bersangkutan. Pernyataan kualitas hasil pengukuran diperlukan

    untuk kemudahan dalam menafsirkan dan mengimplementasikan

    hasil pengukuran, dan merupakan prosedur yang diterima secara

    umum untuk karakterisasi kualitas hasil pengukuran, yaitu untuk

    perhitungan dan pernyataan ketidakpastiannya (uncertainty).

    Ketidakpastian sebagai atribut yang dapat dikuantitatifkan

    merupakan sebuah konsep yang relatif baru dalam sejarah

    pengukuran, meskipun istilah kesalahan (error) dan anaslis

    kesalahan (error analysis) telah lama merupakan bagian dari ilmu

    pengukuran atau metrologi. Pada saat ini konsep ketidakpastian

    sudah dikenal luas dan diakui oleh berbagai kalangan. Walaupun

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    7/49

    2

    semua komponen yang dicurigai sebagai sumber kesalahan sudah

    diterapkan demikian juga dengan koreksi-koreksinya, tetapi tetap

    saja ada ketidakpastian pada hasil yang dilaporkan. Kita kadang

    ragu seberapa baik hasil pengukuran yang kita peroleh dapat

    menggambarkan besaran yang kita ukur.

    B. Deskripsi Singkat

    Mata diklat ketidakpastian pengukuran membahas tentang : statistika

    dalam ketidakpastian; istilah istilah dalam ketidakpastian; dan

    perhitungan ketidakpastiannya.

    C. Manfaat Bahan Ajar Bagi Peserta

    Melalui bahan ajar ini peserta diklat sebagai calon fungsional penera

    dapat lebih memahami hal-hal pokok tentang sistem pelaporan untuk

    tiap alat UTTP. Hal tersebut diharapkan dapat menunjang tugas

    peneraan di lapangan sesuai dengan amanat UU Nomor 2 Tahun

    1981 tentang Metrologi Legal.

    D. Tujuan Pembelajaran

    1. Kompetensi Dasar

    Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta mampu

    menerapkan ketidakpastian pengukuran untuk setiap alat UTTP

    berdasarkan ketentuan yang berlaku.

    2. Indikator Keberhasilan

    Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta dapat :

    a. Menjelaskan statistika dalam ketidakpastian pengukuran;

    b. Memahami istilah istilah yang ada dalam ketidakpastian

    pengukuran;

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    8/49

    3

    c. Menerapkan hasil perhitungan ketidakpastian pengukuran

    untuk setiap alat UTTP.

    E. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok

    1. Statistik Dalam Ketidakpastian

    a. Latar Belakang

    b. Definisi Standar Ukuran

    c.

    2. Istilah Dalam Ketidakpastian

    a. Pengertian Laboratorium

    b. Persyaratan Umum Kompetensi Laboratorium Pengujian

    c.

    3. Perhitungan Ketidakpastian Pengukuran

    a. Pengantar

    b. Pengertian Mutu

    c.

    F. Petunjuk Belajar

    Agar proses pembelajaran berlangsung baik dan lancar serta tujuan

    pembelajaran tercapai, disarankan Anda mengikuti langkah-langkah

    berikut:

    1. Selama sesi belajar diharapkan peserta aktif mengikuti proses

    belajar dengan cara diskusi, tanya jawab, praktikum dan

    aktivitas latihan.

    2. Baca dengan cermat dan pahami tujuan pembelajaran yang

    tertera pada setiap awal bab.

    3. Untuk memperluas wawasan, peserta diharapkan mempelajari

    bahan-bahan dari sumber lain dan mencari informasi tentang

    perkembangan kebijakan terbaru.

    4. Jika terdapat kesulitan, segera diskusikan dengan widyaiswara.

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    9/49

    4

    BAB II STATISTIK DALAM KETIDAKPASTIAN

    Indikator keberhasilan : Setelah mengikuti pembelajaran ini peserta diharapkan dapat

    menjelaskan statistika dalam ketidakpastian

    A. Rata rata

    Rata rata dapat merepresentasikan suatu nilai tertentu untuk

    beberapa hasil pengukuran berulang. Hasil dari perhitungan rata

    rata dapat menghemat waktu jika pengulangan pengukuran terlalu

    banyak. Persamaan rata rata dapat dilihat di bawah ini

    1

    1 n

    n

    i

    X xn

    B. Standar Deviasi

    Standar deviasi dapat membantu menilai sebaran data hasil

    perhitungan suatu pengukuran. Standar deviasi dapat dihitung

    melalui persamaan di bawah ini

    2

    2

    1

    1

    1

    n

    i

    i

    s x xn

    C. Distribusi Normal

    Distribusi Normal juga dikenal sebagai distribusi Gauss untukmenghormati penemu distribusi normal yaitu Karl Friedrich Gauss

    (1777-1855). Persamaan ini ditemukan pada saat Karl F. Gauss

    meneliti error pada pengukuran yang berulang-ulang. Probality

    densitas dari distribusi Normal adalah

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    10/49

    5

    Gambar II.1. Distribusi Normal

    Distribusi normal memiliki probabilitas pada rentang (, +)

    yang bervariasi sesuai dengan nilai k. Tentunya lebih besar nilai k,

    lebih besar juga panjang rentang, lebih besar juga probabilitas

    rentang tersebut. Berikut nilai k beserta probabilitas distribusi normal.

    Tabel II.1. Nilai k dan Probabilitas

    k Probabilitas ()

    1 68%

    2 95%

    3 99%

    Pada umumnya kita akan menggunakan probabilitas 95% untuk

    menyatakan laporan ketidakpastian pada pengukuran yang kita

    lakukan.

    D. Tabel T-Student

    Tabel II.2. Tabel T-Studentdengan 3 Tingkat Kepercayaan

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    11/49

    6

    Derajat KebebasanTingkat Kepercayaan

    68% 95% 99%

    1 1.84 12.706 63.66

    2 1.32 4.303 9.92

    3 1.2 3.182 5.84

    4 1.14 2.776 4.6

    5 1.11 2.571 4.03

    6 1.09 2.447 3.71

    7 1.08 2.365 3.5

    8 1.07 2.306 3.36

    9 1.06 2.262 3.25

    10 1.05 2.228 3.17

    15 1.03 2.131 2.95

    20 1.03 2.086 2.85

    25 1.02 2.060 2.79

    50 1.01 2.009 2.68

    100 1.01 1.984 2.63

    1 1.96 2.57

    atau dapat menggunakan tabel di bawah ini

    Tabel II.3. Tabel T-Student untuk semua Probability

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    12/49

    7

    E. Rangkuman

    A

    F. Latihan Soal

    A

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    13/49

    8

    BAB III ISTILAH DALAM KETIDAKPASTIAN

    Indikator keberhasilan : Setelah mengikuti pembelajaran ini peserta diharapkan dapat

    memahami istilah dalam ketidakpastian

    A. Istilah istilah Dasar

    1. (Measurable) quantity : attribute of a phenomenon, body or

    substance that may be distinguished qualitatively and

    determined quantitatively (VIM 1.1)

    2. Value (of quantity) : magnitude of a particular quantity generally

    expressed as a unit of measurement multiplied by a number

    (VIM 1.18)

    3. True value (of a quantity) : value consistent with the definition of

    a given particular quantity (VIM 1.19)

    4. Conventional true value (of a quantity) : value attributed to a

    particular quantity and accepted, sometimes by convention, as

    having an uncertainty appropriate for a given purpose(VIM1.20)

    5. Result of a measurement : value attributed to a measurand,

    obtained by measurement (VIM 3.1)

    6. Uncorrected result : result of a measurement before correction

    for systematic error (VIM 3.3)

    7. Corrected result : result of a measurement after correction for

    systematic error (VIM 3.3)

    8. Accuracy of measurement : closeness of the agreementbetween the result of a measurement and a true value of the

    measurand (VIM 3.5)

    9. Error (of measurement) : result of a measurement minus true

    value of the measurand (VIM 3.10)

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    14/49

    9

    10. Relative error : error of measurement divided by a true value of

    the measurand

    11. Random error : result of a measurement minus the mean that

    would result from an infinite number of measurements of the

    same measurand carried out under repeatability conditions

    (VIM 3.13)

    12. Systematic error : mean that would result from an infinite

    number of measurements of the same measurand carried out

    under repeatability conditions minus a true value of the

    measurand (VIM 3.14)

    13. Correction : value added algebraically to the uncorrected result

    of a measurement to compensate for systematic error (VIM

    3.15)

    14. Correction factor : numerical factor by which the uncorrected

    result of a measurement is multiplied to compesate for

    systematic error (VIM 3.16)

    B. Istilah istilah Statistik

    1. Repeatability (of results of measurements) : closeness of theagreement between the results of successive measurements of

    the same measurand carried out under the same conditions of

    measurement

    2. Reproducibility (of results of measurements) : closeness of the

    agreement between the results of successive measurements of

    the same measurand carried out under changed conditions of

    measurement

    3. Uncertainty (of measurement) : parameter, associated with the result of a measurement,

    that characterizes the dispersion of the values that could

    reasonably be attributed to the measurand (VIM 3.9).

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    15/49

    10

    A parameter, associated with the result of a measurement,

    that characterizes the dispersion of the values that could

    reasonably be attributed to the measurand (GUM 2.2.3).

    4. Standard uncertainty : uncertainty of the result of a

    measurement expressed as a standard deviation (GUM 2.3.1)

    5. Tipe A evaluation (of uncertainty) : method of evaluation of

    uncertainty by the statistical analysis of series of observations

    (GUM 2.3.2)

    6. Tipe B evaluation (of uncertainty) : method of evaluation of

    uncertainty by means other than the statistical analysis of

    series of observations (GUM 2.3.3)

    7. Combined standard uncertainty : standard uncertainty of the

    result of a measurement when the result is obtained from the

    values of a number of other quantities, equal to the positive

    square root of a sum of terms, the terms being the variances or

    covariances of these other quantities weighted according to

    how the measurement result varies with changes in these

    quantities (GUM 2.3.4)

    8. Expanded uncertainty : quantity defining an interval about the

    result of a measurement that may be expected to encompass a

    large fraction of the distribution of values that could reasonably

    be attributed to the measurand (GUM 2.3.5)

    9. Coverage factor : numerical factor used as a multiplier of the

    combined standard uncertainty in order to obtain an expanded

    uncertainty (GUM 2.3.6)

    10. Probability : A real number in the scale 0 to 1 attached to a

    random event (ISO 3534-1, 1.1)

    11. Probability distribution (of random variable) : A function giving

    the probability that a random variable takes any given value or

    belongs to a given set of values (ISO ISO 3534-1, 1.3)

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    16/49

    11

    12. Correlation : The relationship between two or several random

    variables within a distribution of two or more random variables

    (ISO ISO 3534-1, 1.13)

    13. Expectation : Expected value or mean (ISO ISO 3534-1, 1.18)

    14. Centred random variable : A random variable the expectation of

    which equals zero (ISO ISO 3534-1, 1.21)

    15. Variance : The expectation of the square of the centred random

    variable(ISO ISO 3534-1, 1.22). A measure of dispersion, which

    is the sum of the squared deviations of observations from their

    average divided by one less than the number of observations.

    (ISO ISO 3534-1, 2.33)

    16. Standard deviation : The positive square root of the variance

    (ISO ISO 3534-1, 1.23)

    17. Confidence level : The value (1-) of the probability associated

    with a confidence interval or statistical coverage interval (ISO

    ISO 3534-1, 2.59)Degree of freedom : In general, the number

    of terms in a sum minus the number of constraints on the terms

    of the sum

    C. Rangkuman

    Istilah yang ada pada ketidakpastian pengukuran terbagi menjadi

    dua bagian, yaitu istilah dasar dan istilah dalam statistik. Semua

    istilah bersumber pada ISO, GUM, dan VIM.

    D. Latihan Soal

    1. Apa yang dimaksud dengan Uncertainty

    2. Apa yang dimaksud dengan faktor cakupan

    3. Apa yang dimaksud dengan variansi

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    17/49

    12

    BAB IV PERHITUNGAN KETIDAKPASTIAN

    PENGUKURAN

    Indikator keberhasilan : Setelah mengikuti pembelajaran ini peserta diharapkan dapat

    menerapkan perhitungan ketidakpastian pengukuran untuk alat UTTP

    A. Model Pengukuran

    Dalam kebanyakan kasus, pengukuran terhadap suatu besaran

    dapat kita nyatakan dalam bentuk model matematis. Pemodelan

    demikian terjadi pada pengukuran suatu besaran yang mana

    pengukurannya dilakukan secara tidak langsung. Bila pengukuran

    besaran Y dilakukan melalui pengukuran besaran X1, X2, X3, ..., XN,

    maka secara matematis dapat dituliskan seperti persamaan di

    bawah ini. Persamaan ini dapat kita baca bahwa besaran Y

    merupakan fungsi (f) tertentu dari besaran X1, X2, X3, ..., XN.

    ,,....,,, 321 NXXXXfY

    Jika volume sebuah kubus pejal terbuat dari stainless steel

    ditentukan melalui pengukuran sisi-sisinya, maka dapat dirumuskan

    model pengukuran untuk volume kubus tersebut adalah :

    TLPfV ,,

    atau

    PLTV

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    18/49

    13

    dimana,

    V adalah volume kubus dalam mm3

    P adalah panjang kubus dalam mm

    L adalah lebar kubus dalam mm

    T adalah tinggi kubus dalam mm

    Untuk menentukan massa jenis (densitas) dari minyak digunakan,

    misalnya, piknometer 100 mililiter. Dari hasil penimbangan diperoleh

    bahwa massa kosong dan massa isi piknometer berturut-turut adalah

    50 gram dan 130 gram. Persamaan densitas minyak dengan

    menggunakan metoda ini adalah :

    Vmmf IK ,,

    atau

    V

    mm KI

    dimana,

    adalah densitas minyak dalam g/mL

    mIadalah massa isi piknometer dalam g

    mKadalah massa kosong piknometer dalam g

    Vadalah volume piknometer dalam mL

    Sehingga kita peroleh,

    130 500,8

    100

    g

    mL

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    19/49

    14

    Besaran ukur Y dapat dipandang sebagai besaran ukur yang

    tergantung pada besaran lain, termasuk koreksi dan faktor koreksi

    untuk kesalahan sistematik yang dikenali. Hal ini dapat

    menyebabkan hubungan fungsional yang rumit, yang mungkin tidak

    pernah dapat kita tuliskan secara eksplisit.

    Besaran X1, X2, X3, ..., XNdapat mempunyai nilai dan ketidakpastian

    yang ditentukan secara langsung dari proses pengukuran yang

    sedang dilakukan (seperti: dari suatu pengamatan tunggal,

    pengamatan berulang, penentuan koreksi terhadap pembacaan

    instrumen dan koreksi dari besaran berpengaruh) ataupun dari yang

    berasal dari sumber luar (seperti: besaran terkait dengan standar

    pengukuran terkalibrasi, bahan acuan bersertifikat dan data acuan

    dari buku referensi).

    1. Taksiran Besaran Ukur Y

    Taksiran besaran ukur Y dinyatakan dengan simbol y, besaran

    y diperoleh berdasarkan persamaan di atas, yaitu:

    ,,....,,, 321 Nxxxxfy

    Untuk beberapa kasus, terutama fungsi linear, taksiran besaran

    y dapat dinyatakan oleh persamaan:

    n

    k

    kNkkk

    n

    k

    k XXXXf

    nY

    nYy

    1

    ,,3,2,1

    1

    ,.....,,,11

    Sedangkan untuk fungsi non-linear lebih baik, taksiran besaran

    y diperoleh melalui rata-rata besaran Xi, yaitu:

    ,,....,,, 321 NXXXXfy

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    20/49

    15

    dimana,

    n

    k

    kii Xn

    X1

    ,1

    2. Taksiran standar deviasi untuk y dan x

    Taksiran standard deviasi yang dihubungkan dengan besaran y

    disebut dengan istilah ketidakpastian standar gabungan

    (combined standard uncertainty), dan dinotasikan dengan uc(y).

    Sedangkan taksiran standard deviasi untuk besaran xi adalah

    berupa ketidakpastian standar (standard uncertainty) dan

    dinotasikan dengan u(xi).

    Setiap input taksiran xi dan ketidakpastian standarnya u(xi)

    diperoleh dari distribusi yang mungkin untuk besaran Xi.

    Distribusi peluang ini dapat didasarkan pada distribusi yang

    sering digunakan yaitu berdasarkan seri data observasi dari X i,k

    ataupun berdasarkan distribusi teoritis. Ketidakpastian

    standarnya u(xi) dapat diperoleh baik dari evaluasi Tipe A

    ataupun evaluasi Tipe B.

    B. Evaluasi Ketidakpastian Tipe A

    1. Rata-rata aritmetrik

    Dalam banyak kasus, taksiran paling baik untuk nilai harapan

    (expected value) q dari besaran q yang mempunyai variasi

    random dan berasal dari sejumlah n data pengamatan yangmasing-masing bebas secara statistik adalah berupa rata-rata

    aritmetik sebagai berikut:

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    21/49

    16

    n

    k

    kqn

    q1

    1

    2. Standar deviasi eksperimentalDisebabkan adanya variasi random setiap nilai pengamatan qk

    bisa berbeda antara satu dengan yang lainnya. Taksiran untuk

    varian 2dari distribusi peluang q adalah varian eksperimental

    s2(qk), yaitu:

    n

    k

    kk qq

    nqs

    1

    22

    1

    1

    Standar deviasi eksperimentaltal s(qk) didefinisikan sebagai

    akar kuadrat positif dari varian eksperimental, yaitu :

    n

    k

    kk qqn

    qs1

    2

    1

    1

    3. Standar deviasi rata-rata eksperimental

    Varian rata-rata diberikan oleh persamaan berikut :

    n

    q2

    2

    Dan taksiran terbaik untuk varian rata-rata ini adalah varian

    rata-rata eksperimental berikut:

    n

    qsqs k

    2

    2

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    22/49

    17

    Standar deviasi rata-rata eksperimentaltal s( q ) didefinisikan

    sebagai akar kuadrat positif dari varian eksperimental, yaitu :

    n

    qsqs k

    Standar deviasi rata-rata eksperimentaltal s( q ) merupakan

    besaran yang dapat merepresentasikan sebaik apa nilai q

    menaksir nilai harapan q. Besaran ini juga digunakan sebagai

    usuran ketidakpastian dari q .

    Dengan demikian untuk besaran input Xi yang ditentukan dari

    sejumlah n data pengamatan Xi,k, ketidakpastian standar u(xi)

    dari taksiran xi= iX adalah:

    Xsxu i

    Untuk kenyamanan penyebutan, Xsxu i22 sering disebut

    dengan nama Variansi Tipe A (Type A Variance) dan

    Xsxu i sering disebut dengan nama Ketidakpastian

    Standar Tipe A (Type A Standard Uncertainty).

    4. Standar deviasi eksperimental gabungan

    Untuk pengukuran yang telah dikarakteristik dengan baik

    dibawah pengendalian statistik, sifat-sifat pengukurannya dapat

    dinyatakan dengan standar deviasi eksperimental gabungan(polled experimental standard deviation) sp. Untuk N seri data

    pengamatan yang bebas secara statistik makapooled estimate

    of variance 2p

    s dapat dirumuskan sebagai berikut :

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    23/49

    18

    N

    i

    i

    N

    i

    ii

    p

    s

    s

    1

    1

    2

    2

    dan standar deviasi eksperimental gabungan adalah:

    N

    i

    i

    N

    i

    ii

    p

    s

    s

    1

    1

    2

    Derajat kebebasan dari masing-masing seri data pengamatan

    adalah:

    1 ii n

    Sedangkan derajat kebebasan dari standar deviasi

    eksperimental gabungan adalah:

    N

    i

    i

    1

    Untuk sekumpulan m data pengamatan yang telah

    dikarakterisasi oleh 2ps akan mempunyai standar deviasi

    eksperimental sebagai berikut:

    m

    ss

    p

    dengan derajat kebebasan sama dengan derajat kebebasan

    dari 2p

    s , yaitu .

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    24/49

    19

    Karakterisasi pengukuran pada saat tertentu:

    Seri Data si i

    Ke-1 3, 3, 4, 3, 5 0,8944 4

    Ke-2 3, 4, 4 0,5774 2

    Ke-3 5, 3, 4, 3, 3, 5, 4 0,8997 6

    sp

    0,8526 12

    Jika data pengukuran pada saat ini adalah:

    4, 3, 5, 3 (misalkan diambil 4 buah data pengamatan).

    Maka diperoleh,

    a. rata-rata aritmetik :

    75,34

    3534

    X

    b. standar deviasi eksperimental :

    4263,04

    8526,0s

    c. derajat kebebasan

    = 12

    5. Evaluasi ketidakpastian standar Tipe A pada least-squares

    fitting

    Bila suatu kurva kalibrasi dinyatakan oleh persamaan linear :

    bxaxy

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    25/49

    20

    Berdasar pada metoda least-squares, konstanta a dan b dan

    taksiran varian dan covariannya diperoleh dengan

    meminimumkan jumlah dari:

    n

    k

    kk xyyS

    1

    2

    atau

    n

    k

    kk bxayS1

    2

    Varian dari penarikan kurva (fittied curves) ini dinyatakan oleh

    s2, yaitu:

    n

    k

    kk xyy

    s 1

    2

    2

    Nilai kk xyy menyatakan perbedaan antara data hasil

    pengukuran dan nilai yang diperoleh melalui kurva kalibrasi.

    Derajat kebebasan dari s2adalah:

    = n 2

    Faktor (n 2) menggambarkan ada 2 parameter, a dan b, yang

    ditentukan melalui sejumlah n data pengamatan.

    Varian s2 menunjukan ukuran ketidakpastian dari fit secara

    menyeluruh, yang mana ketidakpastian standar Tipe A untuk

    kurva kalibrasi ini adalah:

    u(x) = s

    atau

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    26/49

    21

    n

    k

    kk xyy

    sxu 1

    2

    C. Evaluasi Ketidakpastian Tipe B

    Pada evaluasi ketidakpastian ini untuk menaksir nilai x idari besaran

    Xi tidak diperoleh dari pengamatan/pengukuran berulang, tetapi

    didasarkan pada pertimbangan ilmiah dengan menggunakan semua

    informasi yang tersedia untuk variable Xi tersebut. Informasi-

    informasi tersebut meliputi : data pengukuran sebelumnya,

    pengalaman atau pengetahuan umum tentang tingkah laku dan sifat-

    sifat bahan-bahan dan alat-alat yang relevan, spesifikasi pabrik, data

    yang tersedia dalam sertifikat kalibrasi atau lanilla, dan

    ketidakpastian yang ditetapkan sebagai data acuan yang diperoleh

    dari handbooks.

    Menurut sertifikat kalibrasi dari anak timbangan (ms) dengan nilai

    nominal 1 kg adalah 1000,000325 g dan nilai ketidakpastiannya

    pada standar deviasi level 3 adalah 240 g. Maka dari data tersebut

    dapat kita evaluasi beberapa parameter berikut:

    ketidakpastian standar dari anak timbangan :

    gmu s 803

    240

    ketidakpastian standar relatif :

    91080000325,1000

    80 xg

    g

    m

    mu

    s

    s

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    27/49

    22

    taksiran varian :

    2922 104,680 gxgmu s

    Sertifikat kalibrasi menyatakan bahwa tahanan dari resistor standar

    Rsdengan nilai nominal 10 ohm adalah 10,000742 129 pada

    suhu 23 oC dan penulisan ketidakpastian 129 mendefinisikan

    lingkup interval pada tingkat kepercayaan (level of confidence) 99

    %. Maka dari data tersebut dapat kita evaluasi beberapa parameter

    berikut:

    ketidakpastian standar dari resistor :

    5058,2

    129sRu

    dimana tingkat kepercayaan 99 % ekuivalen dengan faktor cakupan

    2,58.

    ketidakpastian standar relatif :

    6100,5000742,10

    50

    xgR

    Ru

    s

    s

    taksiran varian :

    2922 105,250 xRu s

    Menurut informasi yang ada, peluang memperoleh nilai X i pada

    rentang a-sampai dengan a+adalah 50%. Bila nilai Xi diasumsikan

    mempunyai distribusi normal, maka taksiran paling baik xi untuk Xi

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    28/49

    23

    adalah terletak di tengah-tengah interval. Selanjutnya bila lebar dari

    setengah (half-width) interval dinotasikan sebagai :

    2

    aaa

    maka dapat kita peroleh :

    u(xi) = 1,48 a

    ini disebabkan untuk distribusi normal dengan nilai harapan dan

    standar deviasi , interval ( /1,48) hampir melingkupi 50% dari

    distribusi, perhatikan Gambar di bawah ini.

    Gambar IV.1. Kurva Distribusi Normal, bagian diarsir mempunyaip=50%

    Seorang mekanik menentukan ukuran panjang sebuah komponen

    mesin, dengan probabilitas 0,5, dalam interval 10,07 mm sampai

    dengan 10,15 mm, dan dia melaporkannya bahwa l = (10,11 0,04)

    mm. Maksud 0,04 mm adalah mendefinisikan sebuah interval yang

    mempunyai tingkat kepercayaan 50%. Dengan demikian a = 0,04

    mm, dan bila kita asumsikan kemungkinan nilai l berupa distribusi

    normal, maka :

    +/1,48-/1,48

    p = 50%

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    29/49

    24

    ketidakpastian standar dari panjang l :

    mm0,060,04x1,48 lu

    taksiran varian :

    2322 mm10x3,5mm0,04x1,48 lu

    Ada suatu kasus dimana kita hanya mungkin memperkirakan

    keberadaan Xi dalam suatu batas-batas tertentu, yaitu batas atas

    dan bawah. Dalam kasus ini dapat kita katakan bahwa untuk

    mendapatkan Xi dalam interval a- sampai dengan a+ mempunyai

    peluang sama dengan 1 (satu), sedangkan di luar interval tersebut 0

    (nol). Bila kita tidak mempunyai informasi lain dan adanya

    keterbatasan pengetahuan, maka kita hanya dapat mengasumsikan

    bahwa peluang untuk mendapatkan Xidisetiap tempat dalam interval

    adalah sama. Ini berarti adanya keseragaman peluang dalam

    interval tersebut, ini dapat kita terjemaahkan bahwa bentuk

    distribusinya berupa distribusi kotak (rectangular distribution).Perhatikan Gambar di bawah ini.

    a- a+

    a a

    3

    a

    3

    a

    a2

    1

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    30/49

    25

    Gambar IV.2. Distribusi Kotak

    Dengan demikian maka nilai harapan Xiadalah titik tengah interval,

    yaitu:

    2

    aa

    xi

    dengan nilai variansi :

    12

    2

    2 aa

    xu i

    Kalau perbedaan batas-batas antara a+ dan a- adalah 2a, maka

    persamaan (26) dapat kita tuliskan menjadi:

    3

    22 axu i

    Menurut sebuah handbookkoefisien muai linear dari tembaga murni

    pada 20oC, 20(Cu), adalah 16,52 x 10-6 /oC dan ada pernyataan

    sederhana bahwa kesalahan dari nilai ini tidak melebihi 0,40 x 10-6

    /oC.

    Berdasar pada informasi yang terbatas ini, tidak beralasan untuk

    tidak mengamsusikan bahwa nilai 20(Cu) terletak dalam interval16,12 x 10-6 /oC sampai dengan 16,92 x 10-6 /oC, dan sangat tidak

    mungkin terletak di luar interval tersebut.

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    31/49

    26

    Dengan demikian dapat kita katakan bahwa nilai 20(Cu)

    berdistribusi kotak dengan half-widtha = 0,40 x 10-6/oC, oleh karena

    itu maka:

    ketidakpastian standar dari 20(Cu) :

    CxCx

    u oo

    /1023,03

    /104,0 66

    20

    taksiran varian :

    215

    26

    20

    2 /103,533

    /104,0Cx

    Cxu o

    o

    Kasus distribusi tidak simetris (asymmetric distribution). Pada kasus

    ke-4 nilai batas atas sama dengan nilai batas bawah, yaitu a,

    sehingga a-=xia dan a+=xi+a. Keadaan ini tidak selalu demikian,

    namun suatu ketika dapat terjadi dimana batas atas dan bawah

    berbeda, perhatikan Gambar 3. Katakanlah :

    a- = xi b-

    dan

    a+ = xi + b+

    dimana b- b+

    a- a+xi

    b- b+

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    32/49

    27

    Gambar IV.3. Distribusi Kotak Asimetris

    Aproksimasi variansi untuk distribusi ini adalah:

    1212

    22

    2

    aabb

    xui

    Menurut sebuah handbookkoefisien muai linear dari tembaga murni

    pada 20oC, 20(Cu), adalah 16,52 x 10-6 /oC dan ada pernyataan

    bahwa nilai terkecil yang mungkin adalah 16,40 x 10-6 /oC dan nilai

    terbesar yang mungkin adalah 16,92 x 10-6

    /o

    C.

    Berdasarkan informasi yang terbatas ini, kita peroleh:

    b-= 0,12 x 10-6/oC

    dan

    b+= 0,40 x 10-6/oC

    Sehingga kita peroleh:

    taksiran varian dari 20(Cu) :

    214

    266

    20

    2 /1025,212

    /1012,0/104,0Cx

    CxCxu o

    oo

    ketidakpastian standar dari 20(Cu) :

    CxCxu oo /1015,0/1025,2 621420

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    33/49

    28

    Pada kasus distribusi kotak, peluang dalam daerah interval adalah

    sama sedangkan di luar daerah interval adalah nol. Ini merupakan

    sebuah fungsi diskontinu, yang mana dalam distribusi peluang sering

    merupakan sesuatu yang tidak mempunyai arti fisis (unphysical).

    Dalam banyak kasus akan lebih realistis bila mengharapkan nilai

    dekat batas-batas interval mempunyai kemungkinan lebih kecil dari

    pada titik tengah-tengah interval (midpoint). Oleh karena itu

    beralasan bila kita menggantikan distribusi kotak dengan distribusi

    travesium sama kaki.

    Untuk travesium sama kaki dengan lebar dasar a+- a-= 2a dan lebar

    bagian atas 2adimana 0 1, seperti tampak pada Gambar di

    bawah ini, maka:

    nilai harapan Xiadalah :

    2

    aa

    xi

    dengan nilai variansi-nya :

    6

    1 22

    2 a

    xu i

    Gambar IV.4. Distribusi Travesium

    a- a+xi

    2a

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    34/49

    29

    Seperti telah diungkapkan di atas bahwa distribusi travesium

    mempunyai lebar bagian dasar a+ - a- = 2a dan lebar bagian atas

    2adimana 0 1. Ketika nilai =1 maka distribusi peluang akanberupa distribusi kotak, artinya lebar bagian bawah dan atas sama

    yaitu 2a, seperti telah dibahas pada Kasus ke-4.

    Namun ketika nilai =0, maka distribusi peluang akan berupa

    distribusi segitiga, seperti tampak pada di bawah.

    Gambar IV.5. Distribusi Segitiga

    nilai harapan Xiuntuk distribusi segitiga ini adalah :

    2

    aaxi

    dengan nilai variansi-nya :

    6

    22 a

    xu i

    Untuk distribusi normal dengan nilai harapan dan standar deviasi

    , interval ( 3) melingkupi hampir 99,73 % dari kurva distribusi.

    Dengan demikian bila batas atas dan bawah adalah a+ dan a-

    mendefinisikan 99,73% maka ini hampir mendekati 100%. Dengan

    demikian besaran Xidapat kita asumsikan lebih mendekati distribusi

    a- a+xi

    1/a

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    35/49

    30

    normal dari pada tidak mempunyai pengetahuan khusus tentang Xi,

    sehingga dapat kita nyatakan bahwa variansi x iadalah:

    9

    22 axu i

    Gambar IV.6. Distribusi normal dengan p=99,73%

    D. Penentuan Ketidakpastian Gabungan

    1. Besaran input yang tidak berkorelasi

    Pada bagian ini akan dibahas tentang penentuan

    ketidakpastian standar gabungan (combined standard

    uncertainty) untuk besaran input Xiyang tidak berkorelasi atau

    bebas secara statistik antara satu variabel dengan yang

    lainnya.

    Seperti diekspresikan oleh persamaan di atas, bahwa taksiran

    besaran ukur Y adalah y yang merupakan fungsi dari besaran

    input xi, yaitu:

    a+ = +3

    p = 99,73%

    a-= -3

    a a

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    36/49

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    37/49

    32

    i

    ix

    fc

    Sehingga pernyataan ketidakpastian standard gabungan padapersamaan (34) dapat dituliskan kembali menjadi:

    N

    i

    iic xucyu

    1

    22

    persamaan fisis untuk menentukan densitas minyak () dengan

    menggunakan piknometer adalah:

    V

    mm KI

    Koefisien sensitivitas untuk persamaan ini adalah:

    Vm

    cI

    11

    Vmc

    K

    12

    23 V

    mm

    Vc IK

    Maka ketidakpastian standar gabungan untuk densitas minyak

    ini adalah:

    VuV

    mmmu

    Vmu

    Vu IKKI

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2 11

    atau

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    38/49

    33

    VuV

    mmmu

    Vmu

    Vu IKKI

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    211

    3. Besaran input yang berkorelasi

    Ketika antara besaran-besaran input berkorelasi, atau tidak

    bebas secara statistik, maka pernyataan yang tepat untuk

    variansi gabungan yuc2 yang berhubungan dengan hasil

    pengukuran adalah:

    2

    1 1

    21

    2

    1 1 1

    ,

    2 ,

    N N

    c i j

    i j i j

    N N N

    i i j

    j i j ii i j

    f fu y u x xx x

    f f fu x u x x

    x x x

    dimana xidan xjmerupakan estimasi dari Xidan Xjserta u(xi,xj)

    = u(xj,xi) adalah estimasi dari covarian yang berhubungan

    dengan xidan xj. Derajat hubungan antara xidan xjdinyatakan

    oleh estimasi dari koefisien korelasi berikut :

    ji

    ji

    jixuxu

    xxuxxr

    ,,

    dimana,

    ijji xxrxxr ,, dan 1,1 ji xxr

    Dengan mensubtitusikan kedua persamaaan sebelumnya maka

    akan kita peroleh persamaan berikut :

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    39/49

    34

    1

    1 11

    2

    2

    2 ,..2N

    i

    N

    ij

    jiji

    ji

    N

    j

    i

    i

    c xxrxuxux

    f

    x

    fxu

    x

    fyu

    atau

    1

    1 11

    222,..2

    N

    i

    N

    ij

    jijiji

    N

    j

    iic xxrxuxuccxucyu

    Bila r(xi,xj)=0, berarti antara xi dan xj saling bebas atau tidak

    berkorelasi.

    Dan untuk r(xi,xj) = +1, persamaan di atas akan menjadi sangat

    sederhana, yaitu:

    2

    1

    2

    N

    j

    i

    i

    c xux

    fyu

    atau

    2

    1

    2

    N

    j

    iic xucyu

    E. Penentuan Ketidakpastian yang Diperluas

    Sebenarnya penggunaan ketidakpastian standar gabungan dari

    suatu hasil pengukuran telah diterima secara universal. Namun

    dalam banyak aplikasi seperti perdagangan, industri, kesehatan, dan

    keselamatan, sering memerlukan adanya ketidakpastian pengukuran

    yang mendefinisikan sebuah interval hasil pengukuran dimana

    diharapkan melingkupi hampir sebagian besar dari bagian distribusi.Misalnya, tidak hanya 68% dari distribusi.

    Untuk maksud ini, maka digunakan parameter ketidakpastian yang

    diperluas (expanded uncertainty). Ketidakpastian ini dilambangkan

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    40/49

    35

    dengan U. Ketidakpastian yang diperluas diperoleh dengan

    mengalikan ketidakpastian standar gabungan uc(y) dengan faktor

    cakupan (coverage factor) k, yaitu:

    )(ykuUc

    Hasil pengukuran dengan demikian dapat dinyatakan sebagai :

    UyY

    Ini dapat di-interpretasikan bahwa estimasi paling baik untuk Y

    adalah y, dan interval (y U) sampai dengan (y + U) merupakan

    interval yang mana diharapkan melingkupi sebagian besar dari

    distribusi yang mencirikan Y. Dengan demikian interval tersebut

    dapat dinyatakan juga sebagai :

    UyYUy

    1. Tingkat kepercayaan, p

    Ketidakpastian yang diperluas U di-interpretasikan sebagai

    interval hasil pengukuran yang melingkupi sebagian besar p

    dari distribusi probabilitas dan ketidakpastian standar

    gabungan-nya uc(y). Parameter p adalah cakupan probabilitas

    (coverage probability) atau tingkat kepercayaan (level of

    confidence) dari interval. Dalam praktek, kita harus

    mengestimasi dan menyatakan nilai tingkat kepercayaan p.

    2. Faktor cakupan, k

    Pemilihan nilai faktor cakupan k didasarkan pada tingkat

    kepercayaan yang dibutuhkan dalam interval (y U) sampai

    dengan (y + U). Secara umum akan berada dalam daerah 2

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    41/49

    36

    sampai dengan 3. Kecuali untuk keperluan khusus dapat saja

    nilai k diluar range tersebut. Pengalaman yang luas dan

    pengetahuan yang cukup akan memudahkan kita untuk

    memilih nilai k yang tepat.

    Ideal-nya kita harus memilih nilai k yang berhubungan dengan

    nilai tingkat keprcyaan p seperti 95% atau 99%. Pada kondisi

    dimana y dan uc(y) mendekati distribusi normal dan derejat

    kebebasan efektif cukup signifikan, maka dapat kita asumsikan

    nilai k=2 untuk tingkat kepercayaan p=95% dan k=3 untuk

    tingkat kepercayaan p=99%.

    F. Cara Penulisan Ketidakpastian dalam Laporan

    1. Panduan umum

    Ketika kita melaporkan hasil pengukuran dan ketidakpastiannya

    sebaiknya sebanyak mungkin informasi yang beruhubungan

    kita sertakan. Tetapi ini tentu saja tergantung pada tingkat

    kebutuhan dari penggunaannya. Sebagai contoh, dalam

    laporan haruslah:menerangkan secara jelas metoda yang digunakan untuk

    menghitung hasil pengukuran dan ketidakpastiannya dari data

    pengamatan dan inputan data;

    rincian komponen ketidakpastian dan dokumen lengkap

    bagaimana ketidakpastian itu dihitung;

    tuliskan analisis data sedemikian rupa sehingga mudah untuk

    diikuti dan dihitung ulang bila diperlukan;

    cantumkan semua koreksi dan konstanta yang digunakandalam analisis dan sumber-sumbernya.

    Segabai acuan :

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    42/49

    37

    Have I provided enough information in a sufficiently clear

    manner that my result can be update in the future if new

    information or data become available?

    2. Panduan khusus ke-1

    Dalam laporan hasil pengukuran dan pernyataan

    ketidakpastian standard gabungan uc(y), haruslah: berikan

    gambaran lengkap bagaimana besaran ukur Y didefinisikan;

    berikan taksiran y dari besaran ukur Y dan ketidakpastian

    standard gabungannya uc(y); demikian juga dengan satuan

    untuk y dan uc(y); sertakan ketidakpastian standard gabungan

    rekatif uc(y)/|y|, |y|0, kalau memungkinkan; berikan setiap nilai

    besaran input xi dan ketidkapstian standarnya u(xi) bersama-

    sama dengan gambaran bagaimana cara memperolehnya;

    kalau besaran input berkorelasi, berikan taksiran covarian atau

    taksiran koefisien korelasi (sebaiknya keduanya), dan metoda

    untuk memperolehnya; berikan derajat kebebasan untuk setiap

    ketidakpastian standar besaran input, dan bagaimana cara

    memperolehnya; berikan hubungan fungsional Y=f(X1, X2, X3,

    ... ,XN) dan koefisien sensitivitas f/x.

    Dalam penulisan ketidakpastian standar gabungan uc(y) kita

    dapat menggunakan salah satu cara dari empat cara berikut ini.

    Misalkan penulisan hasil pengukuran standar massa dengan

    nilai nominal 100 gram adalah:

    a) ms= 100,021 47 g dengan uc= 0,35 mg

    b) ms= 100,021 47(35) g

    c) ms= 100,021 47(0,000 35) g

    d) ms= (100,021 47 0,000 35) g

    Ketika melaporkan hasil pengukuran dan pernyataan

    ketidakpastian pengukurannya berupas ketidakpastian yang

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    43/49

    38

    diperluas U, haruslah: berikan gambaran lengkap bagaimana

    besaran ukur Y didefinisikan; nyatakan hasil pengukuran

    berupa Y=y U; dan sertakan satuan untuk y dan U; sertakan

    ketidakpastian standard gabungan rekatif U/|y|, |y|0, kalau

    memungkinkan; berikan nilai k yang digunakan untuk

    mendapatkan U, lebih baik lagi kalau disertakan kedua-duanya,

    k dan uc(y); berikan nilai pendekatan untuk tingkat kepercayaan

    yang berhubungan dengan interval y U dan bagaimana cara

    memperolehnya; berikan setiap nilai besaran input xi dan

    ketidkapstian standarnya u(xi) bersama-sama dengan

    gambaran bagaimana cara memperolehnya; kalau besaran

    input berkorelasi, berikan taksiran covarian atau taksiran

    koefisien korelasi (sebaiknya keduanya), dan metoda untuk

    memperolehnya; berikan derajat kebebasan untuk setiap

    ketidakpastian standar besaran input, dan bagaimana cara

    memperolehnya; berikan hubungan fungsional Y=f(X1, X2, X3,

    ... ,XN) dan koefisien sensitivitas f/x.

    Berikut adalah contoh bagaimana cara menyatakan

    ketidakpastian yang diperluas dalam suatu laporan.

    ms= (100,021 47 0,000 79) g, U ditentukan dari uc=0,35 mg

    dan faktor cakupan k=2,26 distribusi-t dengan derajat

    kebebasan =9 dan tingkat kepercayaan 95%.

    3. Panduan khusus ke-2

    Kalau pengukuran dilakukan secara simultan untuk lebih dari

    besaran ukur, yaitu menghasilkan yaitu beberapa taksiran

    output besaran yi, maka selain ada pernyataan yi dan uc(yi),

    harus ada juga matrik covarian untuk u(yi,yj) ataupun matrik

    koefisien korelasi r(yi,yj), lebih baik kalau kedua-duanya.

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    44/49

    39

    4. Panduan khusus ke-3

    Dalam penulisan nilai estimasi y dan ketidakpastiaanya (baik

    ketidakpastian standar gabungan uc(y) ataupun ketidakpastian

    yang diperluas U) tidak harus memberikan jumlah angka yang

    berlebihan, paling banyak 2 (dua) digit angka penting

    (significant digit), meskipun dalam beberapa kasus diperlukan

    adanya angka tambahan untuk menghindari adanya kesalahan

    pembulatan (round-off errors).

    Dalam melaporkan hasil pengukuran, lebih baik bila

    membulatkan angka ketidakpastian keatas dari pada ke angkat

    digit terdekat. Sebagai contoh uc(y)=10,47 m dibulatkan

    keatas menjadi uc(y)=11 m. Bagaimanapun ada kebiasaan

    umum untuk angka-angka tertentu, seperti uc(y)=28,05 Hz

    dibulatkan kebawah menjadi uc(y)=28 Hz.

    Untuk pembulatan nilai estimasi besaran input dan output harus

    konsisten dengan nilai ketidakpastiannya, sebagai contoh

    y=10,057 62 dengan uc(y)=27 harus dibulatkan menjadi

    10,058 . Untuk nilai koefisien korelasi harus dinyatakan dalam

    akurasi tiga-angka (three-digit accuracy), kalau nilai absolut

    dari nilai tersebut mendekati satu.

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    45/49

    40

    G. Flow ChartEvaluasi Ketidakpastian

    Mulai

    xff

    x1, x2, x3, . . . xn

    Selesai

    c1, c2, c3, . . . cnu1, u2, u3, . . . un

    2iiC ucu

    i i

    ii

    Ceff

    uc

    u

    4

    4

    )(95 efftk

    CkuU

    1, 2, 3, . . . n

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    46/49

    41

    H. Rangkuman

    Pada dasarnya penentuan ketidakpastian pengukuran mempunya

    algoritma seperti di bawah ini :

    Tentukan initial formula yang berhubungan dengan besaran

    yang kita ukur.

    Tentukan parameter-parameter yang akan mempengaruhi

    ketidakpastian pengukuran, baik untuk evaluasi ketidakpastian

    type A maupun evaluasi ketidakpastian type B.

    Tentukan formula-formula ketidakpastian standar u(xi) untuk

    masing-masing parameter/besaran input.

    Tentukan formula-formula koefisien sensitivitas c(xi) untuk

    masing-masing parameter/besaran input.

    Tentukan besarnya derajat kebebasan untuk masing-masing

    parameter/besaran input.

    Hitung ketidakpastian standar gabungan uc(y).

    Hitung derajat kebebasan efektif.

    Hitung faktor cakupan untuk tingkat kepercayaan 95%

    (misalnya) dan derajat kebebasan efektif pada huruf g.

    Hitung ketidakpastian yang diperluas.

    Untuk keperluan pelaporan, tentukan jumlah digit dari

    ketidakpastian yang diperluas yang harus kita tuliskan.

    I. Latihan Soal

    1. Apa yang dimaksud dengan Standar deviasi rata-rata

    eksperimental

    2. Apa yang dimaksud dengan Standar deviasi eksperimen

    gabungan3. Apa yang menyebabkan perbedaan di keduanya

    4. Tuliskan algoritma perhitungan ketidakpastian dan gambarkan

    flowchart-nya

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    47/49

    42

    BAB V PENUTUP

    Pada setiap pengukuran yang kita lakukan, dapat dipastikan terdapat

    error yang disebabkan secara sistematis maupun secara acak. Alat yang

    kita gunakan sebagai standar, sebagai patokan untuk menguji alat lainnya

    juga dipastikan memiliki error. Faktor lingkungan memiliki pengaruh yang

    cukup besar, yang berperan aktif dalam kesalahan acak sebagai sumber

    ketidakpastian.

    Perhitungan ketidakpastian meliputi penetapan model matematis

    pengukuran, perhitungan standar deviasi dari masing-masing variabel

    model matematis, perhitungan faktor cakupan sesuai dengan tingkat

    kepercayaan yang diinginkan, perhitungan rentang ketidakpastian yang

    berupa perkalian standar deviasi gabungan dengan faktor cakupan.

    Ketidakpastian akan dilaporkan kedalam laporan pengukuran dengan

    mengikuti peraturan pelaporan ketidakpastian. Ketidakpastian pengukuranditulis dengan dua angka penting, faktor cakupan yang digunakan, dan

    tingkat kepercayaan yang digunakan. Penulisan pelaporan ini bertujuan

    untuk memudahkan pengguna laporan untuk memahami ketidakpastian

    yang digunakan didalam laporan pengukuran.

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    48/49

    43

    DAFTAR PUSTAKA

    ISO (1993), Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement,

    Geneva, International Organisation for Standardisation (corrected

    and reprinted 1995).

    KAN (2003), Pedoman Evaluasi dan Pelaporan Ketidakpastian

    Pengukuran, DP.01.23

    JCGM (2008), Evaluation of Measurement Data Guide to the Expression

    of Uncertainty in Measurement, JCGM 100:2008

    Usman, S.Si., M.Si, Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran, 2009Rifyan S.N., Bahan Ajar Ketidakpastian Pengukuran, Balai Diklat

    Metrologi, 2011

  • 7/25/2019 Bahan Ajar - Ketidakpastian Pengukuran.pdf

    49/49

    BIODATA

    Nama lengkap Vera Firmansyah, lahir di Lebak pada

    tanggal 26 Februari 1979. Sekolah Dasar dan

    Sekolah Menegah Pertama diselesaikan di Bayah,

    sedangkan Sekolah Menegah Umum diselesaikan di

    Serang.

    Pada tahun 1998 masuk ke Institut TeknologiBandung di Departemen Fisika dan lulus pada tahun

    2002 dengan bidang keahlian komputasi fisika bumi dan menyandang

    predikat kumlaude. Sebelum bekerja di PT. Krakatau Steel Group sebagai

    IT Engineer, sempat mengalami selama 6 (enam) bulan menjadi

    koordinator asisten di Laboratorium Fisika Dasar ITB. Pada tahun 2004

    melanjutkan sekolah ke Magister Sains (S2) di Departemen Fisika ITB

    dengan bidang keahlian komputasi fisika bumi (pemodelan).

    Pada tahun 2007 masuk ke Kementerian Perdagangan R.I sebagai

    Widyaiswara di Balai Diklat Metrologi Bandung. Selama menjadi Calon

    Pegawai Negeri Sipil telah mengikuti beberapa diklat, diantaranya : Diklat

    Fungsional Penera, Diklat Pra Jabatan, dan Diklat Calon Widyaiswara.

    Selain mengikuti diklat telah memiliki sertifikat sebagai auditor ISO

    9000:2001 dan sertifikat kalibrasi alat ukur.

    Sekarang tinggal di alamat Jl. Kanayakan D52, RT 0006, RW 0008, Kel.

    Dago, Kec. Coblong, Bandung, 40132.