Noise Pada Accelerometer

Dipublikasikan pada: 15 Aug 2024 13:31

Noise density dalam spesifikasi sensor akselerometer tipe MEMS

Noise density dalam spesifikasi sensor akselerometer tipe MEMS adalah parameter yang menunjukkan seberapa besar noise atau gangguan yang dihasilkan oleh sensor per satuan akar frekuensi (biasanya dalam Hz). Satuan yang digunakan adalah μg/√Hz, di mana μg adalah mikro-gravitasi (1 μg = 1e-6 g, dengan g adalah percepatan gravitasi bumi sekitar 9,81 m/s²). Noise Density Mengukur besarnya noise acak yang dihasilkan sensor dalam satuan percepatan per akar Hz. Semakin rendah nilai noise density, semakin baik kualitas sinyal yang dihasilkan oleh sensor, karena lebih sedikit noise yang akan mempengaruhi pengukuran

Ketika terjadi getaran, nilai akselerasi yang diukur oleh sensor akselerometer akan berubah seiring dengan perubahan posisi atau kecepatan struktur. Namun, dalam kondisi nyata, sinyal akselerasi yang diukur tidak hanya mencerminkan getaran yang terjadi, tetapi juga terpengaruh oleh noise sensor. Noise density berperan dalam menentukan seberapa akurat perubahan akselerasi tersebut dapat diukur, terutama ketika amplitudo getaran rendah atau ketika frekuensi getaran mendekati noise floor sensor.

Saat getaran terjadi, akselerasi akan berosilasi sesuai dengan frekuensi dan amplitudo getaran. Sensor akselerometer akan mendeteksi perubahan ini sebagai sinyal yang bervariasi dari waktu ke waktu. Namun, noise density sensor menambahkan komponen acak pada sinyal yang diukur, yang bisa menyebabkan sinyal yang seharusnya halus menjadi berisik, terutama jika amplitudo getaran mendekati noise level sensor

Ketika noise sensor sebanding atau lebih besar dari perubahan akselerasi yang ingin diukur, sinyal asli bisa tertutupi oleh noise. Ini mengakibatkan pengukuran yang tidak akurat, di mana sinyal yang sebenarnya terdistorsi atau bahkan tidak dapat dikenali.

Hubungan dengan Frekuensi, Noise density terkait dengan bandwidth sensor. Misalnya, jika sensor digunakan dalam frekuensi 2 Hz hingga 10 Hz, noise total yang diukur akan menjadi integral dari noise density dalam rentang frekuensi tersebut. Noise total dapat dihitung dengan menggunakan bandwidth yang relevan. Untuk rentang frekuensi 2-10 Hz (8 Hz total)

Perhitungan Total Noise :

Total Noise

Contoh Perhitungan :

perhitungan noise

Eksitasi Getaran Minimum: Agar pengukuran menjadi akurat, amplitudo getaran yang dihasilkan harus lebih besar dari total noise sensor, sehingga sinyal getaran dapat dideteksi dengan baik. Sebagai aturan praktis, eksitasi getaran minimum sebaiknya setidaknya 3-5 kali lebih besar dari total noise untuk memastikan sinyal yang diukur dapat dibedakan dengan jelas dari noise. Ini berarti eksitasi getaran minimum harus sekitar:

Eksitasi Getaran Minimum :

eksitasi getaran minimum

Eksitasi Getaran Maksimum :

Eksitasi Getaran Maksimum

Bayangkan Anda menggunakan akselerometer MEMS untuk memantau kondisi jembatan. Getaran jembatan akibat lalu lintas memiliki frekuensi antara 2-5 Hz, dan amplitudo getaran yang dihasilkan sangat kecil, misalnya hanya sekitar 600 μg. Akselerometer dengan noise density 300 μg/√Hz akan mengukur sinyal akselerasi yang berubah-ubah akibat getaran. Namun, karena amplitudo getaran hanya 600 μg, dan total noise untuk bandwidth 2-5 Hz bisa sekitar 674 μg (untuk rentang frekuensi 3 Hz), noise bisa hampir sebanding dengan sinyal getaran.Karena noise hampir sama dengan sinyal yang diukur, data yang dihasilkan mungkin menunjukkan osilasi yang tidak benar-benar ada atau mengaburkan variasi akselerasi yang sebenarnya

Dalam situasi ini, jika eksitasi getaran terlalu rendah, akselerometer mungkin tidak mampu membedakan antara sinyal asli dan noise, mengakibatkan data yang tidak akurat. Ini bisa menjadi masalah serius dalam pemantauan kesehatan struktural, di mana deteksi perubahan kecil dalam getaran sangat penting untuk mengetahui kondisi struktur.

Strategi Mengatasi Masalah 

Untuk mengatasi masalah ini, beberapa strategi dapat diterapkan:

Penguatan Eksitasi Getaran:

  • Meningkatkan eksitasi getaran (misalnya, menggunakan metode eksitasi buatan seperti shaker atau hammer) untuk menghasilkan sinyal akselerasi yang lebih besar dari noise

Penggunaan Sensor dengan Noise Density Lebih Rendah:

  • Memilih sensor akselerometer dengan noise density yang lebih rendah untuk memastikan bahwa sinyal getaran dapat diukur dengan lebih akurat tanpa terpengaruh oleh noise.

Filter Frekuensi:

  • Gunakan filter band-pass yang disesuaikan dengan rentang frekuensi struktur (2-10 Hz) untuk menghilangkan noise di luar rentang ini. Filter ini membantu memperkuat sinyal yang relevan dan mengurangi komponen noise dari frekuensi lain.Melakukan pengolahan data seperti averaging untuk mengurangi komponen noise pada sinyal.

FFT (Fast Fourier Transform):

  • Gunakan FFT untuk menganalisis komponen frekuensi dari sinyal yang diukur. Ini akan membantu memisahkan sinyal asli dari noise dengan memvisualisasikan spektrum frekuensi, memungkinkan identifikasi dan ekstraksi frekuensi-frekuensi utama yang relevan dengan getaran struktur.

Dengan pendekatan ini, Anda dapat meningkatkan akurasi pengukuran akselerasi meskipun terdapat noise yang cukup signifikan, memastikan bahwa data yang diperoleh lebih representatif dari kondisi sebenarnya

 

 


Article lainnya.
Vibration Meter: Alat Penting dalam Mengukur Getaran

Vibration meter, atau yang juga dikenal sebagai vibrometer, adalah alat yang memiliki peran penting dalam dunia industri, rekayasa, dan pemeliharaan. Alat ini digunakan untuk mengukur dan menganalisis getaran dalam berbagai konteks. Artikel ini akan membahas pengertian, pentingnya, cara kerja, serta berbagai aplikasi umum pengukuran getaran.

Monitoring Getaran (Vibration) Pada Aktivitas Konstruksi

Getaran yang muncul akibat aktivitas konstruksi dapat memiliki berbagai sumber dan penyebab. Aktivitas konstruksi melibatkan penggunaan alat berat, pemadatan tanah, peledakan, dan proses mekanis lainnya yang dapat menghasilkan getaran yang merambat melalui tanah dan struktur di sekitarnya. Berikut adalah beberapa contoh aktivitas konstruksi yang dapat menghasilkan getaran:

Standar Acuan Pengukuran Getaran Peak Particle Velocity (PPV)

Peak Particle Velocity (PPV) adalah parameter yang digunakan untuk mengukur kecepatan maksimum perpindahan partikel dalam suatu medium yang sedang mengalami getaran. Dalam konteks getaran, PPV menggambarkan seberapa cepat partikel-partikel dalam medium bergerak ke atas dan ke bawah atau maju-mundur seiring dengan getaran.

Sumber Getaran Disekitar Kita

Dalam beberapa kasus, sumber getaran dapat memiliki efek negatif terhadap kenyamanan manusia, kesehatan, atau integritas struktural. Oleh karena itu, penting untuk memperhatikan dampaknya dan mengambil langkah-langkah mitigasi yang diperlukan, seperti isolasi getaran atau penggunaan peredam getaran, terutama jika getaran berkekuatan tinggi atau berulang dalam jangka waktu yang lama

Komponen Utama Pada Getaran

Getaran atau vibrasi adalah gerakan bolak-balik yang terjadi pada suatu objek atau medium. Ini merupakan suatu bentuk energi yang ditransmisikan melalui medium dalam bentuk gelombang mekanik, seperti gelombang suara atau gelombang gempa. Getaran dapat terjadi dalam berbagai frekuensi, amplitudo, dan bentuk.

Pengujian vibrasi pada struktur bangunan menggunakan accelerometer

Pengujian vibrasi pada struktur bangunan menggunakan accelerometer dapat memberikan informasi yang penting tentang karakteristik getaran pada struktur bangunan, dan dapat membantu mengidentifikasi dan menyelesaikan masalah potensial pada struktur tersebut. Namun, harus diingat bahwa pengujian vibrasi pada struktur bangunan harus dilakukan oleh tenaga ahli yang terlatih dan menggunakan peralatan yang tepat untuk memastikan keakuratan dan keselamatan pengujian

Sensor Vibrasi dan Getaran

Ketika akan melakukan pengukuran vibrasi atau pengukuran getaran, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan terkait pemilihan alat ukur atau sensor yang digunakan. Berikut adalah hal umum yang perlu diketahui Ketika akan melakukan pengukuran getaran terkait pemilihan alat ukur.

Mode Shape

Setiap struktur yang bergetar akan mengalami perubahan bentuk. Perubahan bentuk atau deformasi yang terjadi pada struktur harus dapat dideskripsikan dengan baik agar dapat mengantisipasi masalah-

Modal Analisis: Memahami Karakteristik Dinamis untuk Kekuatan dan Keamanan Struktur

Setiap object yang ada didunia ini memiliki karakteristik dinamis ketika diberi sebuah perlakuan. Jika suatu benda atau object diberi sebuah gaya dan benda itu bergetar, maka benda tersebut akan memunculkan karakteristik dinamisnya. Dengan mengetahui karakteristik dinamis suatu benda, kita dapat mendeteksi apakah benda tersebut memiliki masalah atau kerusakan.

Experimental Modal Analysis dan Operational Modal Analysis (OMA)

Analisis dinamika struktur adalah metode penting dalam rekayasa sipil dan mekanik untuk memahami karakteristik dinamika suatu struktur, termasuk mode getaran, frekuensi alami, dan redaman. Dalam artikel ini, kami akan membandingkan dua metode utama untuk analisis dinamika struktur: Experimental Modal Analysis (EMA) dan Operational Modal Analysis (OMA)

Memilih Sensor Accelerometer

Sensor Accelerometer merupakan salah satu sensor yang dapat digunakan untuk mengukur atau memonitoring getaran yang terjadi pada suatu objek seperti bangunan Gedung, jembatan, tanah, mesin industri dan objek-objek fisik lainnya yang bergerak