Dalam dunia pengukuran, noise atau derau merupakan faktor yang harus dipertimbangkan dengan serius. Noise dapat mengganggu akurasi pengukuran dan mengurangi kualitas data yang diperoleh. Untuk memahami dampaknya dengan lebih baik, noise berdasarkan sumbernya dapat dikelompokkan ke dalam tiga kategori utama: generated noise, conducted noise, dan radiated noise.
1. Generated Noise
Generated noise merupakan noise yang dihasilkan oleh komponen internal dari peralatan pengukuran itu sendiri. Hal ini sering terjadi dalam peralatan elektronik dan sistem pengukuran yang menggunakan sirkuit atau komponen semikonduktor. Beberapa penyebab umum generated noise meliputi:
- Thermal Noise: Juga dikenal sebagai noise Johnson-Nyquist, terjadi karena gerakan termal dari elektron dalam konduktor. Ini adalah jenis noise intrinsik yang muncul pada suhu di atas nol mutlak.
- Shot Noise: Terjadi karena variasi acak dalam jumlah pembawa muatan (biasanya elektron) yang melewati suatu titik dalam suatu waktu tertentu. Shot noise sering ditemukan dalam perangkat semikonduktor, seperti diode atau transistor.
- Flicker Noise (1/f Noise): Merupakan noise yang amplitudonya bergantung pada frekuensi. Noise ini umumnya lebih dominan pada frekuensi rendah dan sering ditemukan dalam transistor dan resistor.
- Burst Noise: Terjadi dalam beberapa komponen semikonduktor dan sering kali disebabkan oleh defek dalam struktur kristal semikonduktor.
Pengetahuan mendalam tentang sumber generated noise penting untuk merancang sistem pengukuran yang andal dan sensitif.
2. Conducted Noise
Conducted noise adalah noise yang menyebar melalui penghantar atau jalur konduktif atau struktur fisik dalam sistem pengukuran. Ini dapat disebabkan oleh berbagai faktor, termasuk:
- Switching Transients: Terjadi ketika arus berubah secara tiba-tiba dalam suatu sirkuit, seperti saat saklar diaktifkan atau dinonaktifkan. Ini dapat menyebabkan noise yang dihantarkan melalui jalur listrik.
- Ground Loops: Terjadi ketika ada lebih dari satu jalur konduktif antara dua titik grounding. Ground loops dapat menghasilkan arus yang menghasilkan noise dalam sistem.
- EMI (Electromagnetic Interference): Dapat berasal dari sumber eksternal, seperti peralatan listrik lainnya atau lingkungan yang bising. EMI dapat mengganggu sinyal pengukuran yang dilewatkan melalui jalur konduktif.
- Power Supply Noise: Terjadi karena ketidakstabilan atau noise yang dihasilkan oleh sumber daya yang digunakan dalam sistem pengukuran. Ini dapat berasal dari sumber daya eksternal atau dari sumber daya internal peralatan itu sendiri.
- Getaran Mekanis: Getaran mekanis dapat menyebabkan gangguan pada peralatan pengukuran, terutama jika getaran tersebut merambat melalui struktur fisik dan mempengaruhi komponen sensitif dalam peralatan tersebut. Misalnya, getaran mekanis dapat menyebabkan pergeseran atau perubahan pada komponen elektronik atau mekanis dalam peralatan pengukuran, yang akhirnya dapat menghasilkan noise yang terdeteksi dalam pengukuran.
Mengelola conducted noise memerlukan desain yang baik dari sistem kelistrikan dan pemilihan komponen yang tepat.
3. Radiated Noise
Radiated noise adalah noise yang diproduksi oleh medan listrik atau medan magnet disekitar sistem pengukuran. Oleh karena itu, noise jenis ini dapat disebarkan melalui ruang bebas, baik melalui udara atau melalui ruang vakum. Hal ini dapat menjadi masalah dalam sistem pengukuran yang sensitif terhadap gangguan elektromagnetik eksternal. Penyebab umum radiated noise meliputi:
- RFI (Radio Frequency Interference): Merupakan gangguan elektromagnetik pada frekuensi radio. Ini bisa disebabkan oleh peralatan komunikasi nirkabel, peralatan elektronik lainnya, atau bahkan oleh sinyal alam seperti petir.
- EMI from Power Lines: Gangguan elektromagnetik yang disebarkan melalui saluran listrik. Ini bisa berasal dari peralatan yang terhubung ke jaringan listrik atau dari gangguan eksternal pada jalur distribusi.
- Cross-talk: Terjadi ketika sinyal dari satu sirkuit atau saluran mempengaruhi sinyal dalam sirkuit atau saluran lainnya secara tidak langsung melalui medan elektromagnetik.
Pengendalian radiated noise membutuhkan perlindungan fisik yang baik, penggunaan filter sinyal, dan penempatan yang cermat dari peralatan pengukuran.
Kesimpulan
Memahami sumber noise dalam sistem pengukuran adalah langkah penting dalam memastikan akurasi dan keandalan pengukuran. Dengan mengidentifikasi dan mengklasifikasikan noise ke dalam kategori yang tepat, insinyur dapat mengambil langkah-langkah untuk mengurangi atau menghilangkan dampaknya. Dengan demikian, pengukuran yang akurat dan konsisten dapat dicapai, memungkinkan untuk analisis data yang tepat dan pengambilan keputusan yang baik dalam berbagai aplikasi, mulai dari riset ilmiah hingga pengembangan teknologi industri.
Referensi
Yao, J., Lai, Y., Ma, Z., & Wang, S. (2021, June). Advances in modeling and reduction of conducted and radiated EMI in non-isolated power converters. In 2021 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC) (pp. 2305-2312). IEEE.
Hernando, M. M., Fernández, A., Arias, M., Rodriguez, M., Alvarez, Y., & Las-Heras, F. (2008). EMI radiated noise measurement system using the source reconstruction technique. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 55(9), 3258-3265.
