Pengukuran: Ketidakpastian Pengukuran (2 of 3)

1. DEFINISI DAN KONSEP UMUM KETIDAKPASTIAN 

Pedoman ketidakpastian yang dapat diterima secara internasional adalah ISO “Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement. Dokumen ini menjelaskan prinsip ketidaksesuaian bagi laboratorium penguji dan kalibrasi untuk memenuhi persyaratan SNI-19-17025- 2000 tentang “Persyaratan Umum Kompetensi Laboratorium Penguji dan Kalibrasi”.

Definisi 

Ketidakpastian adalah parameter hasil pengukuran, yang mencirikan sebaran nilai-nilai yang secara layak dapat diberikan pada besaran ukur. 

Konsep umum 

• Parameter yang menyatakan suatu rentang dimana nilai benar dari besaran ukur tersebut diyakini berada di dalamnya dengan tingkat kepercayaan tertentu disebut dengan KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN. 
• Ketidakpastian hasil pengukuran mencerminkan kurangnya pengetahuan yang pasti tentang nilai besaran ukur. Meskipun sudah dikoreksi terhadap kesalahan sistematik, hasil pengukuran masih mengandung ketidakpastian yang berasal dari pengaruh acak dan kesalahan sistematik yang tidak sempurna. 
• Dalam setiap pengukuran selalu terdapat penyimpangan (kesalahan). Parameter yang memperhitungkan batas dari kesalahan tersebut disebut sebagai ketidakpastian pengukuran. Panduan dalam mengevaluasi ketidakpastian pengukuran terdpat dalam ISO GUM. 
• Apabila estimasi nilai besaran ukur dinyatakan dengan x, dan ketidakpastian pengukuran untuk tingkat kepercayaan tertentu dinyatakan dengan U, maka nilai dari besaran ukur tersebut, yaitu X 11 diyakini berada dalam rentang: x - U < X < x + U 

2. TOLERANSI DAN KETIDAKPASTIAN 

1. Toleransi (bagian dari spesifikasi) : Besarnya kesalahan/penyimpangan yang diijinkan dalam produk /hasil kerja. 
2. Ketidakpastian : Besarnya kesalahan yang mungkin terjadi dalam pengukuran. 

Jika kita tidak tahu berapa toleransi yang harus dipenuhi, maka hasil pengukuran menjadi tidak terlalu berarti. 

(Gambar:  Toleransi dan ketidakpastian)

3. SUMBER-SUMBER KETIDAKPASTIAN 

•  Standar / acuan
  - Nilai yang ditunjukkan oleh suatu alat ukur atau standar kalibrasi bukanlah nilai mutlak
  - Alat mempunyai daya baca terbatas
  - Penunjukkan alat tidak selalu stabil 
•  Benda Ukur
  - Beberapa jenis benda dapat mengalami berupahan sifat atau kondisi saat diukur.
  - Ketidakpsempurnaan bentuk
• Peralatan - Peralatan bantu dapat mengubah besaran ukur, missal kabel konektor pada alat ukur listrik
  - Gaya tekan yang dibebankan pada benda 
• Metode Pengukuran
  - Apa metode pengukuran yang digunakan dan berapa sampling (titik ukur) nya ? 
• Lingkungan
  - Suhu dapat menyebabkan pemuaian dan mengubah nilai resistansi
  - Kelembaban
  - Getaran
  - Interferensi magnetik 
• Personil
  - Pembacaan skala analog
  - Transfer suhu dari badan
  - Gaya tekan pada pengukuran mekanik 
• Sumber-sumber Lain
  - Definisi besaran ukur yang tidak memadahi
  - Keterbatasan teknik perhitungan
  - Perbedaan hasil pengamatan berulang pada kondisi yang sama 

4. KLASIFIKASI KOMPONEN KETIDAKPASTIAN 

 Komponen ketidakpastian Tipe A :

•  Dievaluasi dengan analisis statistik dari sekumpulan data pengukuran.
• Dalam Situasi dimana nilai rata-rata diperoleh dari beberapa pengukuran.
• Suatu parameter terdispersinya nilai terukur (ketidakpastian baku) dapat ditentukan dengan menghitung simpangan baku yang dikenal dengan Experimental Standard Deviation of the Mean (ESDM) 

Komponen ketidakpastian Tipe B:

• Dievaluasi dengan metode selain statistika.
• Sumber ketidakpastian tipe B antara lain : Data yang ditunjukkan sertifikat kalibrasi, Data pengukuran sebelumnya, Pengalaman dan pengetahuan dari sifat material dan instrument, serta spesifikasi pabrik.
• Ketidakpastian baku tipe B diperoleh dari batas rentang terdispersinya nilai dan mengacu kepada kurva distribusi kebolehjadian.

5. STATISTIK DALAM PENAKSIRAN KETIDAKPASTIAN

• Populasi dan Sample
  Populasi adalah kumpulan data yang jumlahnya tak berhingga. Sedangkan sample adalah bagian dari populasi yang ingin diteliti. Sample dianggap sebagai data yang mewakili populasi atau keseluruhan gejala yang diamati. 

(Gambar 3. Populasi dan sample)

• Mean
  Mean adalah nilai rata-rata dari beberapa buah data. Dapat diperoleh dengan membagi jumlah data dengan banyaknya data:

dimana Xi adalah data ke-i dan n adalah banyaknya data.

• Simpangan Baku Simpangan baku atau Standar deviasi digunakan untuk menjelaskan homogenitas kelompok data. Dapat diperoleh dari akar jumlah kuadrat semua deviasi nilai-nilai individual terhadap rata-rata kelompok.

Parameter yang memperhitungkan batas kesalahan / penyimpangan nilai hasil pengukuran disebut ketidakpastian pengukuran. Ketidakpastian pengukuran dibutuhkan sebagai suatu rentang (range) yang menyatakan kemungkinan terletaknya nilai sebenarnya (true value). 

Sumber materi: Diklat Fungsional PMG Ahli Tahun 2017