More Related Content
Similar to Analisis Karakteristik Sensor Magnetic Inductance Tomography (MIT) untuk Aplikasi Inspeksi Cacat Logam
Similar to Analisis Karakteristik Sensor Magnetic Inductance Tomography (MIT) untuk Aplikasi Inspeksi Cacat Logam (20)
Recently uploaded
Recently uploaded (9)
Analisis Karakteristik Sensor Magnetic Inductance Tomography (MIT) untuk Aplikasi Inspeksi Cacat Logam
- 1. Analisis Karakteristik Sensor Magnetic Inductance Tomography (MIT) untuk Aplikasi Inspeksi Cacat Logam Rifa’atul Fadilah Dosen Pembimbing : Elvan Yuniarti, M.Si Pembimbing Lapangan : Dr. Mahfudz Al Huda M. Eng S1 Fisika Instrumentasi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta C-TECH LABS EDWAR TECHNOLOGY
- 2. Outline ▪Latar Belakang ▪Tujuan dan Manfaat ▪Dasar Teori ▪Metodologi Penelitian ▪Metode Pengambilan Data ▪Hasil dan Pembahasan ▪Kesimpulan dan Saran
- 3. Latar Belakang Logam Production Casting Defects Cacat bentuk Cacat luar Cacat dalam NDT Quality Control Memelihara kualitas Meminimalisir reject Menekan biaya produksi Penyempurnaan teknik
- 4. Non Destructive Testing (NDT) Metode Inspeksi X-Radiography Ultrasonic Eddy Current Magnetic Particle Liquid Penetrant MIT Teknik tomografi elektrik berbasis induksi magnetik untuk pencitraan parameter elektromagnetik pasif pada frekuensi rendah secara non- invasive dan non-destructive. Visual
- 5. Tujuan dan Manfaat 1. Mengetahui karakteristik hubungan antara sensor MIT dengan material menggunakan metode Lift-off. 2. Mengetahui karakteristik perbandingan data baja normal dan cacat dengan perbandingan variasi tebal pelat. 3. Membandingkan metode pengukuran yang tepat pada MIT untuk deteksi cacat dengan metode pengambilan data secara sweeping. 4. Bagaimana batasan dan kemampuan hasil pengukuran nilai ∆V imajiner untuk mendeteksi cacat. 1. Memberikan kontribusi dalam bidang riset Non Destructive Testing (NDT) mengenai teknologi flaw detection pada logam. 2. Dapat dijadikan referensi untuk penelitian deteksi cacat pada logam hasil lasan.
- 6. Induksi Elektromagnetik Persamaan Ampere-Maxwell 𝛻 × 𝑯 = 𝑱 + 𝜕𝑫 𝜕𝑡 Hukum Faraday 𝛻 × 𝑬 = − 𝜕𝑩 𝜕𝑡 Biot Savart 𝑑𝑩 = 𝜇0𝐼 𝑑𝑙 × 𝐼𝑟 4𝜋𝑟2 𝑩 = 𝜇0𝜇𝑟𝑯 𝑫 = 𝜀0𝜀𝑟𝑬 D = rapat flux listrik 𝐶 𝑚2 E = medan listrik (V/m) B = rapat fluks magnet (T) H = medan magnet (A/m) J = rapat arus listrik 𝐴 𝑚2 Source: Communications Museum of Macao
- 7. Eddy Currents Material Konduktif Eddy Currents Mf primer Mf sekunder (Griffiths, 2001) Source: Olympus Corporation
- 8. Phasor Response of Different Objects in MIT (A. J. Peyton) 1. Tidak ada objek → hanya background signal (sinyal langsung antara dua kumparan) 2. Objek magnetik, non-conducting → terdapat sinyal tambahan dari objek yang se-fase dengan background sinyal. 3. Objek konduktif, non-magnetic → sinyal yang disebabkan objek memiliki komponen yang se-fasa dan kuadratur (fase antara background sinyal dan sinyal objek sekitar 90° − 180° ) 4. Objek magnetik mengandung besi → Fase antara sinyal background dan sinyal objek 0° − 180° 5. Objek berkonduktivitas rendah (biologis) → interaksi lemah antara medan yang ada dengan objek. (fase hanya sekitar 90° dari fase background.
- 9. Magnetic Indutance Tomography :forward model Hoe Cher Wee (2010) Terdapat dua metode untuk menterjemahkan signal perturbation: - dengan mengukur real part dan imaginary part pada Vo (total voltage) - mengukur phase antara Vo dan Vtotal.
- 10. Metodologi Penelitian Eksperimen Karakterisasi Sinyal Eksperimen Deteksi Cacat Subsurface Studi Literatur -Metode yang dapat digunakan untuk deteksi cacat -Perbandingan data terhadap variasi dimensi cacat -Karakteristik sensor terhadap perubahan frekuensi -Karakteristik lift off pada bahan yang berbeda Grafik Hasil Inspeksi Cacat Karakteristik Sensor Eksperimen Variasi Tebal Pelat -Perbandingan konduktivitas pada frekuensi tinggi dan rendah -Perbandingan tebal pelat Literatur Literatur Perbandingan Variasi Tebal terhadap Sinyal Output Kesimpulan Literatur
- 11. Sensor, Benda Uji, Eddy Current Generator, Osiloskop, dan Komputer Preparasi sistem pengukuran : Menghubungkan Sensor-Eddy Current Generator- Osiloskop-Komputer) Eddy Current Generator menembakan sinyal AC ke Transmitter Receiver menerima medan total primer dan sekunder dalam bentuk tegangan Tegangan terhadap waktu yang ditangkap receiver ditampilkan pada osiloskop Data dari osiloskop di capture dan disimpan dalam komputer Setup Eksperimen
- 12. D dalam: 20mm D luar: 40mm D kawat: 0,15mm Tebal: 12mm Induktansi: 200mH Shyahrul Ulum (2010) ɸ20 2,500 2,500 12
- 14. 1 Eksperimen pendahuluan untuk mengetahui karakteristik hubungan sensor dengan sifat magnetik material terhadap perubahan frekuensi dengan metode Lift-Off Objek uji: Baja 30x30x0,3 cm Alumunium 30x30x0,3 cm Lift Off
- 15. Measurement of Imaginary Perturbtion Signal ΔV= Re(ΔV) + j im (ΔV) dx Vtotal ∆𝑉 𝜃(ns) ∆𝜃° polar delta R rect delta x rect 0 0,72 0,12 780 14,310410 0,116277 0,029661 1 0,68 0,08 60 1,100801 0,079985 0,001537 2 0,68 0,08 80 1,467734 0,079974 0,002049 3 0,64 0,04 60 1,100801 0,039993 0,000768 4 0,64 0,04 40 0,733867 0,039997 0,000512 5 0,64 0,04 20 0,366934 0,039999 0,000256 6 0,62 0,02 30 0,550400 0,019999 0,000192 7 0,6 0 0 0 0 0 8 0,6 0 0 0 0 0 9 0,6 0 0 0 0 0 Vtotal-V0 𝜃 ∗ 2π. 𝑓 ∆𝑉 ∗ 𝐶𝑂𝑆(∆𝜃°) ∆𝑉 ∗ 𝑆𝐼𝑁(∆𝜃°) Polar → rectangular rectangular→ polar Contoh: frekuensi 50.963KHz Bentuk polar ∆𝑉 = 𝑅𝑒(∆𝑉)2 + 𝐼𝑚(∆𝑉)2
- 16. -2 0 2 4 6 8 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∆V Im (V) Jarak Lift Off (Cm) Imajiner 50.963 kHz 58.513 kHz 61.099 KHz 63.924 kHz 65.827 KHz 68.689 kHz 75.231 kHz -4 -2 0 2 4 6 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∆V Re (V) Jarak Lift Off (Cm) Riil 50.963 kHz 58.513 kHz 61.099 KHz 63.924 kHz 65.827 KHz 68.689 kHz 75.231 kHz Alumunium Hasil dan Pembahasan 1
- 17. -2 -1 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∆V Im (V) Jarak Lift Off (Cm) Imajiner 50.963 kHz 58.513 kHz 61.099 KHz 63.924 kHz 65.827 KHz 68.689 kHz 75.231 kHz -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 0 2 4 6 8 10 12 ∆V Re (V) Jarak Lift Off (Cm) Riil 50.963 kHz 58.513 kHz 61.099 KHz 63.924 kHz 65.827 KHz 68.689 kHz 75.231 kHz Baja
- 18. -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 0 2 4 6 8 10 12 ∆V Re (V) Jarak Lift Off (Cm) Baja 50.963 kHz 58.513 kHz 61.099 KHz 63.924 kHz 65.827 KHz 68.689 kHz 75.231 kHz -4 -2 0 2 4 6 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∆V Re (V) Jarak Lift Off (Cm) Alumunium 50.963 kHz 58.513 kHz 61.099 KHz 63.924 kHz 65.827 KHz 68.689 kHz 75.231 kHz -2 0 2 4 6 8 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∆V Im (V) Jarak Lift Off (Cm) Alumunium 50.963 kHz 58.513 kHz 61.099 KHz 63.924 kHz 65.827 KHz 68.689 kHz 75.231 kHz -2 -1 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∆V Im (V) Jarak Lift Off (Cm) Baja 50.963 kHz 58.513 kHz 61.099 KHz 63.924 kHz 65.827 KHz 68.689 kHz 75.231 kHz ≤ 58.512KHz dan ≥ 68.680𝐾𝐻𝑧 →dapat digunakan untuk pengukuran Frekuensi resonansi → 𝑋𝐿 = 𝑋𝐶 Reaktansi Kapasitif 𝑋𝐶 Reaktansi Induktif 𝑋𝐿 Eksperimental Characterization HASIL DAN PEMBAHASAN
- 20. Source: Basic Electronic Tutorials Source: NDT Research Center
- 21. 2 Dengan asumsi bahwa semakin besar ukuran cacat, semakin tipis tebal pelat. Untuk mengetahui pengaruh ukuran cacat terhadap peak yang dihasilkan, dilakukan ekperimen dengan beda tebal pelat untuk mensimulasikan perbandingan volume cacat. (1) (2) (3) (4) (5) (6)
- 22. Material Vpp (V) Alumunium 3mm 0,9 Baja 3mm (30x30cm) 1,14 Baja 3mm (panjang) 1,24 Baja 5mm 1,22 Baja 8mm 1,32 Baja 10mm 1,30 Material Vpp (V) Alumunium 3mm 1,86 Baja 3mm (30x30cm) 1,10 Baja 3mm (panjang) 1,06 Baja 5mm 1,16 Baja 8mm 1,06 Baja 10mm 1,02 45kHz 80kHz V yang diterima Rx memiliki pola yang berlawanan antara frekuensi dibawah frekuensi resonansi dan diatas frekuensi resonansi, sebagaimana percobaan pertama pada eksperimen lift off Hasil dan Pembahasan 2
- 23. 𝛻 × 𝑯 = 𝑱 + 𝜕𝑫 𝜕𝑡 Baja tipis Baja tebal Semakin rapat arus ( 𝐽 semakin besar) Semakin renggang arus ( 𝐽 semakin kecil) 𝑩 = 𝜇0𝜇𝑟𝑯 Medan sekunder semakin besar Medan sekunder semakin kecil Ampere-Maxwell
- 24. 3 Eksperimen: Analisis sinyal pada receiver saat melewati baja yang berlubang. Dilakukan dengan menghitung nilai ∆𝜃 dan 𝑖𝑚(∆𝑉). 6cm 6cm D=5mm D=10mm 10cm 10cm 8mm 8mm 10mm
- 25. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Tx Rx Baris1 Baris2 Baris3 Baris4 Baris5 Pemetaan Titik Pengukuran
- 26. Pengambilan Data Pergeseran Fase 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Baris1 Baris2 Baris3 Baris4 Baris5 -0.12 -0.07 -0.02 0.03 0.08 -1.50E-06 -1.00E-06 -5.00E-07 0.00E+00 Amplitudo (V) t (s) Cacat Normal
- 27. Hasil dan Pembahasan 3 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 dT ( S) Titik Pengukuran Normal Baris 1 Baris 2 Baris 3 Baris 4 Baris 5 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 dT ( S) Titik Pengukuran Cacat Baris 1 Baris 2 Baris 3 Baris 4 Baris 5
- 28. 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 dT ( S) Titik Pengukuran Baris 3 Cacat Normal Perbandingan Ukuran Cacat
- 29. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Tx Rx Baris1 Baris2 Baris3 Baris4 Baris5 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 dT ( S) Titik Pengukuran Baris 1 Baris 2 Baris 3 Baris 4 Baris 5 Hasil Normalisasi Pergeseran Sinyal (normal-cacat) (Mook, G.- Michel, F – Simonin, J.)
- 30. -1E-10 0 1E-10 2E-10 3E-10 4E-10 5E-10 6E-10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ∆V Im (V) Titik Pengukuran Baris 1 -8E-11 -6E-11 -4E-11 -2E-11 0 2E-11 4E-11 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 ∆V Im (V) Titik Pengukuran Baris 2 -4E-11 -2E-11 0 2E-11 4E-11 6E-11 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 ∆V Im (V) Titik Pengukuran Baris 3 -1.5E-11 -1E-11 -5E-12 0 5E-12 1E-11 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 ∆V Im (V) Titik Pengukuran Baris 4 -8E-12 -6E-12 -4E-12 -2E-12 0 2E-12 4E-12 6E-12 8E-12 1E-11 1.2E-11 1.4E-11 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 ∆V Im (V) Titik Pengukuran Baris 5 Grafik ∆𝑉 imajiner
- 31. Kesimpulan 1. Pada frekuensi dibawah frekuensi resonansi <63,924 kHz nilai imajiner tegangan sekunder baja lebih besar dari alumunium, sedangkan pada frekuensi diatas frekuensi resonansi >63,924 kHz nilai imajiner tegangan sekunder baja lebih kecil dari alumunium. 2. Frekuensi yang sesuai untuk pengukuran adalah 80 kHz atau diatas frekuensi resonansi, dimana tegangan yang terbaca pada receiver akan lebih besar pada pelat yang semakin tipis. 3. Untuk melihat pengaruh medan sekunder yang kecil dapat dilakukan dengan menganalisis perubahan fase dan ∆V imajinernya, namun menganalisis pergeseran sinyal merupakan metode yang lebih simpel dan akurat. 4. Hasil pengukuran ∆V imajiner sudah mampu melihat adanya cacat namun belum dapat mengetahui letak cacatnya. Dari ketiga eksperimen yang telah dilakukan, telah ditarik beberapa kesimpulan
- 32. Saran 1. Perlu diperhatikan lagi pengaruh skin depth penetration pada masing-masing objek 2. Objek yang digunakan lebih baik memiliki campuran yang sama agar lebih mudah menganalisis perbandingan- pernbandingan. 3. Masih perlu dilakukan eksperimen lebih lanjut untuk mencari metode pengambilan data untuk inspeksi cacat pada logam 4. Perlu dilakukan eksperimen dengan dimensi cacat yang lebih kecil. Masih banyaknya penelitian yang harus dilakukan sehingga terdapat beberapa saran.