RANCANG BANGUN SISTEM TOMOGRAFI KOMPUTER ULTRASONIK UNTUK PENGUJIAN MATERIAL PADAT

SURYONO, Prof. Dr. Kusminarto

2012 | Disertasi | S3 Ilmu Fisika

Pada penelitian ini telah dilakukan rancang bangun sistem tomografi ultrasonik untuk material padat yang dapat dimanfaatkan untuk pengujian, evaluasi dan inspeksi tanpa merusak. Sistem tomografi yang digunakan merupakan pengembangan dari model ASTM C 597-02 yang menghasilkan citra tampang lintang. Sistem tersebut menggunakan gelombang ultrasonik sehingga banyak besaran fisis yang diperoleh. Metode yang dikembangkan dalam penelitian ini adalah pemetaan nilai Time of Flight dari pulsa ultrasonik pada material padat. Obyek yang diuji ditranslasi dan dirotasi dengan menggunakan motor langkah untuk memperoleh dimensi data sebanyak 127 ray-sum x 200 proyeksi. Pulsa pemicu transduser ultrasonik dibangkitkan menggunakan mikrokontroler ATmega8535 yang dikuatkan menggunakan MOSFET IRF840. Pulsa tersebut diterima receiver dengan menggunakan rangkaian penerima yang terdiri dari penguat sinyal Op-Amp dan komparator. Pencacah Time of Flight pada sistem ini menggunakaan timer/counter mikrokontroler ATmega8535 yang bekerja sesaat setelah pulsa ultrasonik dibangkitkan hingga diterima oleh rangkaian receiver. Hasil pencacahan Time of Flight diantarmukakan ke komputer secara serial menggunakan protocol UART. Data yang diperoleh dilakukan back-projection untuk dihitung nilai resolusi spasial citra dan resolusi tingkat keabuannya. Sistem tomografi ultrasonik tersebut telah diuji dengan menggunakan sampel berbentuk silinder yang terbuat dari beton yang diberi 6 lubang dan diisi material dengan variasi densitas massa. Sistem tomografi ultrasonik yang dikembangkan telah bekerja dengan baik untuk menguji sampel material padat. Nilai resolusi spasial citra diperoleh sebesar (0,29 ± 0,03) cm yang diuji dengan metode Point Spread Function (PSF). Nilai resolusi tingkat keabuan citra diperoleh sebesar 0,072 skala/(cm/detik). Nilai Time of Flight hasil pencitraan memiliki error sebesar 4 % dibandingkan terhadap hasil pengukuran menggunakan alat ukur standar dengan metode ASTM C597-02.

An ultrasonic tomography system non-destructive test, evaluation and inspection has been designed and constructed. The system was developed based on the ASTM C 597-02 model. An ultrasonic wave has been used as a probe in this system wich has various the physical quantity. By measuring the time-of- flight of the ultrasonic pulse across the object in translation and rotation scanning mode, the speed of the ultrasonic wave in the object material can be mapped. The trigger pulse was generated using an ATmega8535 microcontroller then amplified using IRF840 MOSFET whereas the ultrasonic receiver consists of an Op-amp and a comparator. The tomography data were collected by translating object in 127 steps at 200 angles of projection. This data then fed in the computer in a serial communication mode using UART protocol. The filtered backprojection method has been employed to reconstructed the cross-sectional image of the object. The ultrasonic tomography system was tested using a cylindrical test object made of concrete material with six hole filled by material by various density. The result shows that the system works properly. A spatial resolution of (0.29 ± 0.03) cm and a gray level image resolution of 0,072 scale/(m/second) has been achieved. The reconstructed image time-of-flight has error value 4% compared with the value yield from the measurement using standard ASTM C597-02 method.

Kata Kunci : tomografi, time-of-flight, pulsa ultrasonik, material padat, resolusi