Konsep Ketidakpastian Pengukuran (Uncertainty Measurements) dalam Sains

Pada tahun 1993, ISO menerbitkan “Guide of the Expression of Uncertainty Measurement” sebagai pedoman mengenai ketidakpastian pengukuran (uncertainty measurements) yang berlaku secara universal. Ketidakpastian pengukuran berperan penting dalam sebuah pengujian sains. Sebab, tanpa adanya pengetahuan tentang konsep ketidakpastian, maka bisa dikatakan hasil pengujian yang dilakukan belumlah lengkap.

Pengukuran Via Pixabay.com


Dalam dunia sains, proses pengukuran atau membandingkan besaran dengan satuan untuk dijadikan sebagai patokan adalah sebuah hal yang sangat vital. Namun, meski kita melakukan pengukuran secara teliti dengan menggunakan instrumen, tetap saja kita tidak akan mungkin mendapatkan nilai yang benar  Xo, melainkan kita akan selalu mendapatkan ketidakpastian.

Dengan adanya pedoman mengenai ketidakpastian pengukuran yang telah berlaku secara universal, maka perbedaan metode penaksiran ketidakpastian pun bisa dihindari. 

1. Konsep Traceability (Ketertelusuran)

Untuk bisa membahas mengenai konsep ketidakpastian secara mendalam, terlebih dulu Anda harus mengetahui tentang konsep traceability (ketertelusuran).

Ketertelusuran adalah sifat dari pengukuran yang hasilnya dapat dihubungkan ke sebuah nilai acuan melalui mata rantai kalibrasi yang tidak terputus dan mempengaruhi ketidakpastian pengukuran. Jadi, dari definisi tersebut sangat jelas terlihat hubungan antara ketidakpastian dan ketertelusuran.

Ilustrasi Gambar 1.


Melalui ilustrasi tersebut, kita dapat melihat bahwa konsep ketidakpastian merupakan rentang (± U), dan mencangkup nilai (X). Jadi, Anda baru bisa menganalisa nilai ketidakpastian dalam suatu pengukuran setelah aspek ketertulusuran pengukuran tersebut telah dinyatakan secara jelas.

2. Persyaratan Akreditasi ISO/IEC 17025:2005

Persyaratan mengenai ketidakpastian tertuang dalam dokumen standar “Persyaratan Umum Kompetensi Laboratorium Pengujian Kalibrasi” ISO/IEC 17025:2005.

Dalam  dokumen tersebut, tepatnya pada butir 5.4.6 disebutkan bahwa salah satu syarat ketidakpastian adalah laboratorium harus memiliki dan juga menerapkan prosedur estimasi ketidakpastian pengukuran.

Estimasi ketidakpastian tersebut haruslah bersifat wajar (reasonable) dan berlandaskan pada pengetahuan atas unjuk kerja metode. Selain itu, ketidakpastian tesebut harus menggunakan data-data yang berasal dari pengalaman sebelumnya dan juga data validasi metode.

Pada butir 5.6 juga dijelaskan mengenai ketertelusuran. Standar ini mensyaratkan hasil pengujian wajib terhubung ke SI (Satuan Internasional) dengan mata rantai 3 yang tidak terputus.

Ketertelusuran dapat dilakukan ke bahan acuan bersertifikat (CRM), metode, dan standar konsensus yang telah disepakati apabila ketelusuran ke satuan SI tidak relevan. Sebab, tidak semua hasil pengujian tertelusur pada SI atau CRM.

Salah satu contoh kasusnya adalah analisis logam Cd yang terlarut dalam wadah keramik. Proses pengukuran dalam hal ini sangat dipengaruhi oleh faktor kekuatan asam, waktu, dan suhu. Dalam contoh kasus tersebut, tidak diperlukan ketertelusuran terhadap SI ataupun CRM, melainkan cukup pada metode uji saja.

3. Ketepatan Pengukuran

Sebelum kita membahas mengenai definisi ketidakpastian pengukuran, ada baiknya kalau Anda mencari tahu tentang apa tujuan dari pengukuran. Pengukuran merupakan aktivitas yang bertujuan untuk mengetahui kualitas ataupun kuantitas suatu besaran.

Aktivitas pengukuran terhadap besaran fisika tidak dapat terlepas dari yang namanya ketidakpastian. Hal ini berarti dalam hasil ukur terhadap besaran fisika tersebut masih terdapat simpangan / deviasi. Hal ini dipengaruhi oleh adanya keterbatasan ukur pada alat yang digunakan dalam aktivitas pengukuran.

Ketidakpastian dalam pengukuran disebabkan oleh beberapa hal berikut ini:
  • Nilai Skala Terkecil (NTS)
  • Kesalahan kalibrasi
  • Kesalahan titik nol
  • Kesalahan paralaks
  • Fluktuasi parameter pengukuran
Selain faktor-faktor di atas, perbedaan tingkat keterampilan dari pengamat pun sangat mempengaruhi munculnya ketidakpastian pengukuran (uncertainty measurements). Karena itulah, sangat sulit untuk memperoleh nilai yang sebenarnya pada suatu besaran yang didapatkan melalui pengukuran.

Oleh karena itu, diperlukan panduan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang seteliti mungkin yang disertai cara untuk melaporkan ketidakpastian yang ada. Dengan demikian, pengukur dapat mengatasi atau mengurangi kesalahan dalam pengukuran semaksimal mungkin.

Pengukur harus mengetahui kesalahan yang terjadi pada proses pengukuran. Dengan demikian, pengukur dapat menyajikan hasil pengukuran yang disertai dengan tafsiran mengenai ketidakpastian yang ada pada hasil pengukuran tersebut. Pengukur harus menyampaikan hasil pengukuran secara jujur dan terbuka sehingga hasil pengukuran tersebut dapat dipercaya.

4.Apa itu Ketidakpastian Pengukuran?

Di dalam sains, seteliti apapun Anda melakukan pengukuran, tetap saja akan dijumpai sebuah kesalahan. Dalam hal ini kesalahan tidak selalu diartikan sebagai sebuah kegagalan atau blunder.

Kesalahan di sini diartikan sebagai ketidakpastian yang tidak dapat dihindarkan dari semua pengukuran. Meski ketidakpastian tersebut tidak dapat dihindari, namun Anda masih dapat memastikannya dalam batas yang wajar.

Ketidakpastian pengukuran (uncertainty measurements) dapat didefinisikan sebagai sebuah parameter non-negative yang menggambarkan atau memberikan sifat sebaran nilai kuantitatif dari sebuah hasil pengukuran berdasarkan informasi yang digunakan.

Dalam ilmu fisika, pengukuran tidak bisa terlepas dari yang namanya ketidakpastian. Sebab, kita masih menyumpai  simpangan / deviasi pada hasil ukur terhadap besaran fisika.

Ketidakpastian Mutlak dan Relatif

Ketidakpastian dibedakan menjadi dua, yakni ketidakpastian mutlak dan ketidakpastian relatif.

1. Ketidakpastian Mutlak
  • Pengukuran Tunggal
Di dalam ketidakpastian hasil pengukuran terdapat yang namanya pengukuran tunggal. Contoh dari pengukuran tunggal adalah lamanya benda mendingin, kecepatan komet, dsb. Pada beberapa contoh kasus tersebut tidak mungkin dilakukan pengukuran yang berulang. Karena itulah, dalam pengukuran tunggal hasilnya dinyatakan dengan:


                                                                             
X merupakan hasil pengukuran tunggal dan setengah dari nilai skala terkecil dari alat ukur yang digunakan.
  • Pengukuran Berulang
Hasil pengukuran Berulang dapat dilakukan dengan berbagai cara, yakni menggunakan kesalahan ½  - rentang ataupun menggunakan standar deviasi.

2. Ketidakpastian Relatif

Di dalam ketidakpastian pengukuran terdapat ketidakpastian relatif yang merupakan ketidakpastian yang dibandingkan dengan hasil pengukuran. Berikut adalah hubungan antara hasil pengukuran dengan KTP (ketidakpastian):

KTP relatif= Δx/x

Semoga informasi ketidakpastian pengukuran (uncertainty measurements) di atas dapat bermanfaat bagi Anda.

0 komentar

Post a comment