Ditulis oleh : Windi Kurnia Perangin-Angin1,2
1PhD Student – Technische Universität Braunschweig
2Guest Researcher – Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
1. Latar Belakang
Ketika mentari bersinar di pagi hari dan jam menunjukkan waktu pukul 06.00 waktu setempat, apakah kita pernah bertanya waktu yang ditampilkan oleh jam tersebut tepat dan sinkron dengan waktu di tempat lain? Saat kita membeli daging 1 kg di pasar/toko, sudah benarkah hasil pengukuran dari timbangan yang digunakan? Apabila kendaraan anda diisi dengan bensin atau bahan bakar minyak (BBM) sebesar 5 liter, sudah sesuaikah takaran pada meteran yang ditunjukkan oleh dispenser? Aktivitas-aktivitas di atas mengindikasikan betapa pentingnya peran metrologi dalam kehidupan sehari-hari. Masih banyak kegiatan-kegiatan lainnya yang membutuhkan metrologi sebagai bagian dalam kehidupan manusia. Gambar 1 merupakan contoh penggunaan alat ukur dalam kehidupan sehari-hari.
2. Metrologi Secara Umum
Metrologi adalah ilmu pengetahuan tentang pengukuran (the science of measurement) [1]. Pengukuran merupakan proses menentukan nilai besaran untuk suatu besaran tertentu. Metrologi diperlukan sebagai dasar untuk memastikan hasil pengukuran dari suatu produk adalah benar. Untuk tujuan tersebut maka dilakukan kalibrasi atau tera terhadap suatu alat ukur. Kalibrasi merupakan kegiatan untuk menentukan kebenaran nilai penunjukan alat ukur dengan cara membandingkannya terhadap standar acuan yang telah tertelusur (traceable) ke sistem internasional satuan (SI) melalui standar primer [2]. Manfaat dari kalibrasi antara lain adalah untuk mengetahui nilai ukur yang sebenarnya sehingga penunjukan alat ukur dapat dikoreksi, dan mengetahui kelayakan alat ukur. Tera adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kebenaran alat-alat ukur, takar, timbang, dan perlengkapannya [3]. Alat yang sudah ditera dan layak digunakan akan dibubuhi oleh tanda tera sah yang berlaku. Tera bermanfaat untuk melindungi konsumen sesuai dengan dengan peraturan yang berlaku agar terhindar dari kerugian atau kecurangan dalam kegiatan perdagangan. Istilah metrologi belum terlalu familiar bagi sebagian besar orang. Masyarakat sering sekali menyebut metrologi dengan kata meteorologi, dan mengira kedua kata tersebut memiliki makna yang sama. Padahal pada kenyataannya, metrologi dan meteorologi sangat berbeda jauh. Metrologi berkaitan dengan kegiatan pengukuran, sedangkan sebagaimana kita ketahui bersama bahwa meteorologi merupakan cabang ilmu pengetahuan yang berhubungan dengan cuaca.
Metrologi mencakup tiga hal utama [4]:
a) Penetapan definisi satuan-satuan ukuran yang diterima secara internasional; sebagai contoh penentuan definisi meter.
b) Realisasi satuan-satuan ukuran berdasarkan metode-metode ilmiah;
misalnya perwujudan nilai meter menggunakan sinar laser.
c) Membangun rantai ketertelusuran dengan menentukan dan merekam nilai dan akurasi suatu pengukuran dan menyebarluaskan pengetahuan itu; seperti hubungan (perbandingan) antara nilai ukur sebuah mikrometer ulir di bengkel dengan standar utama (primer) panjang di sebuah laboratorium.
Rantai ketertelusuran merupakan suatu rantai yang tidak terputus dari beberapa perbandingan/pengukuran. Tujuannya adalah untuk memastikan bahwa suatu hasil pengukuran dari alat ukur atau nilai dari suatu standar terpaut dengan suatu acuan yang lebih tinggi, dan seterusnya hingga standar primer. BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) memiliki peran dalam menetapkan suatu definisi satuan ukuran dan merealisasikannya dalam bentuk suatu bahan atau alat yang disebut sebagai standar primer dari besaran tertentu [5]. BIPM merupakan lembaga internasional yang melakukan penelitian dan pengawasan hal-hal yang berhubungan dengan ilmu-ilmu dan standar standar pengukuran. Hasil pengukuran dari suatu alat ukur sebaiknya tertelusur sampai standar primer untuk memastikan kebenaran hasil pengukuran tersebut. Standar primer merupakan standar tertinggi dari suatu besaran tertentu.
Gambar 2 menunjukkan rantai ketertelusuran dari sebuah pengukuran. Untuk menjamin ketertelusuran suatu hasil pengukuran, maka alat ukur dan bahan ukur yang digunakan harus dikalibrasi menggunakan suatu standar pengukuran. Seorang pengguna akhir dapat memperoleh ketertelusuran hingga ke tingkat tertinggi di tingkat internasional, baik secara langsung yaitu melalui suatu lembaga metrologi nasional, maupun tidak langsung yaitu melalui suatu laboratorium kalibrasi. Namun, pada umumnya alat ukur yang dimiliki oleh pengguna akhir atau perusahaan dikalibrasi pada suatu laboratorium kalibrasi yang memiliki standar acuan yang telah dikalibrasi di lembaga metrologi nasional.
Pada saat ini caesium atomic clocks merupakan standar primer untuk besaran waktu dan frekuensi [6]. Jadi, hasil pengukuran atau penunjukan waktu dari jam atau alat ukur waktu lainnya, seperti stopwatch/timer sebaiknya tertelusur sampai ke caesium atomic clocks melalui standar pengukuran waktu lainnya. Standar pengukuran merupakan bahan ukur, alat ukur, atau bahan acuan yang dimaksudkan untuk mendefinisikan, mewujudkan, memelihara, atau memproduksi suatu satuan atau suatu nilai dari suatu besaran, untuk dipakai sebagai acuan [2].
Klasifikasi metrologi dapat dibagi dalam tiga kategori utama dengan tingkat kerumitan dan akurasi yang berbeda-beda [4]:
1. Metrologi Ilmiah (Scientific metrology): berhubungan dengan pengaturan dan pengembangan standar-standar pengukuran dan pemeliharaannya (tingkat tertinggi). Metrologi ilmiah dibagi menjadi 9 bidang teknis, yaitu massa dan besaran terkait, kelistrikan, panjang, waktu dan frekuensi, suhu, radiasi pengion dan radioaktivitas, fotometri dan radiometri, akustik, dan jumlah zat. Pada umumnya, setiap negara memiliki sebuah lembaga metrologi nasional (National Metrology Institute/ NMI) yang bertugas untuk membangun dan menjaga ketertelusuran pengukuran di suatu negara. Lembaga metrologi nasional ditunjuk secara nasional untuk mengembangkan dan memelihara standar-standar ukur nasional untuk satu atau lebih besaran. NMI tersebut berperan besar dalam mengembangkan metrologi ilmiah. Sebagai contoh di Indonesia, Badan Standardisasi Nasional atau BSN merupakan lembaga metrologi nasional Indonesia. Sedangkan di Jerman, Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) adalah lembaga metrologi nasional Jerman. Seluruh NMI di setiap negara tergabung dalam BIPM.
2. Metrologi Industri (Industrial metrology): bertujuan untuk memastikan bahwa sistem pengukuran dan alat-alat ukur di industri berfungsi dengan akurasi yang memadai, baik dalam proses persiapan, produksi maupun pengujiannya. Sesuai dengan hierarkinya, standar pengukuran yang digunakan dalam metrologi industri harus dikalibrasi dengan suatu standar acuan yang dikelola oleh suatu NMI. Lembaga atau laboratorium kalibrasi berkecimpung pada metrologi industri.
3. Metrologi Legal (Legal metrology): berkaitan dengan pengukuran yang berdampak pada transaksi ekonomi, kesehatan, dan keselamatan. Kegiatan dalam metrologi legal menjawab kebutuhan untuk menjamin keadilan dalam perdagangan, khususnya di bidang penimbangan dan pengukuran. Metrologi legal terutama berhubungan dengan alat-alat ukur yang diatur oleh undang-undang. Di Indonesia sendiri, metrologi legal diatur dalam Undang-Undang Republik Indonesia No. 2 Tahun 1981. Undang-undang ini mengatur hal-hal mengenai pembuatan, pengedaran, penjualan, pemakaian dan pemeriksaan alat-alat ukur, takar, timbang dan perlengkapannya [7]. Tujuan utama metrologi legal adalah menjamin terlaksananya pengukuran yang benar bagi warga negara bilamana pengukuran itu dilakukan dalam transaksi resmi dan transaksi niaga, serta berkaitan dengan lingkungan, kesehatan dan keselamatan kerja. International Organization of Legal Metrology (OIML) merupakan organisasi internasional metrologi legal. Di Indonesia, kegiatan metrologi legal dikontrol dan dilaksanakan oleh Kementerian Perdagangan Republik Indonesia melalui salah satu direktoratnya, yaitu Direktorat Metrologi. Dalam menjalankan perannya Direktorat Metrologi Kementerian Perdagangan Republik Indonesia berkoordinasi dengan OIML. Terdapat juga peraturan-peraturan lain yang mengharuskan dilakukannya pengukuran untuk menguji kesesuaian dengan peraturan, misalnya penerbangan, lingkungan dan pengendalian pencemaran.
3. Aplikasi Metrologi dalam Kehidupan Sehari-hari
Kegiatan manusia dalam kehidupan sehari-hari sangat berkaitan dengan metrologi karena dalam aktivitas tersebut memerlukan pengukuran. Hasil dari suatu pengukuran tidak dapat dijamin kebenarannya tanpa adanya metrologi. Kita dapat mengambil salah satu contoh aplikasi metrologi dalam hal penggunaan timbangan. Bagaimana kita dapat mengetahui bahwa timbangan yang digunakan untuk mengukur massa atau berat benda yang kita beli di pasar sudah benar dan sesuai dengan harga yang kita bayar? Jawabanya adalah: timbangan tersebut harus ditera sebelum digunakan, hal ini sesuai dengan peraturan yang berlaku, seperti yang tertulis dalam undang-undang tentang metrologi legal. Lantas pertanyaan selanjutnya apakah setelah di tera, timbangan tersebut sudah pasti besar? Timbangan biasanya ditera menggunakan sebuah standar pengukuran, yaitu anak timbangan yang telah dikalibrasi menggunakan suatu standar acuan yang telah tertelusur ke standar primer.
Dengan demikian dapat dikatakan bahwa hasil pengukuran timbangan tersebut sudah tepat sehingga kita tidak perlu khawatir lagi tentang kerugian atau kecurangan dalam membeli sebuah barang. Gambar 3 merupakan salah satu contoh aplikasi metrologi dalam mengoreksi hasil ukur suatu timbangan.
Timbangan yang telah ditera akan diberi tanda tera yang menyatakan bahwa alat tersebut secara sah dapat digunakan dalam transaksi perdagangan. Jika terdapat perbedaan antara standar pengukuran dengan timbangan maka akan dilaporkan seberapa besar perbedaannya dan dilakukan koreksi terhadap hasil pengukuran dari timbangan tersebut. Pada umumnya, terdapat batas toleransi tertentu dimana suatu alat ukur masih layak digunakan. Jika perbedaan antara suatu standar pengukuran dengan alat ukur terlalu besar, maka alat tersebut tidak layak untuk digunakan lagi. Dalam hal inilah metrologi memiliki peran penting dalam tidak hanya melindungi konsumen dari kerugian akibat kesalahan alat ukur, tetapi juga memberikan keyakinan kepada penjual bahwa mereka menjual barang dengan ukuran dan harga yang pas. Oleh sebab itu, kedua belah pihak diberikan keuntungan dari aplikasi metrologi.
Hal yang terjadi pada timbangan tersebut, juga berlaku untuk alat ukur lainnya. Nilai pada standar pengukuran yang telah tertelusur ke standar primer suatu besaran akan disebarluaskan ke alat ukur melalui proses tera atau kalibrasi. Dari proses tersebut akan dilakukan koreksi terhadap penunjukan alat ukur jika ditemukan perbedaan antara alat ukur dengan standar pengukuran. Setelah melalui proses tera atau kalibrasi dapat dipastikan bahwa hasil pengukuran yang ditampilkan oleh sebuah alat ukur sudah benar.
Pada suatu negara, secara umum terdapat tiga pilar utama dalam infrastruktur mutu agar bisa melindungi negara tersebut dari aspek kesehatan, keamanan, keselamatan, dan fungsi lingkungan hidup serta peningkatan daya saing di pasar global. Metrologi merupakan salah satu dari tiga pilar tersebut bersama dengan standardisasi dan penilaian kesesuaian [2]. Dengan adanya infrastruktur metrologi yang memadai dalam suatu negara maka dapat menjadi salah satu potensi untuk mendukung penyelesaian dalam technical barrier to trade (TBT) yang sering menjadi kendala terhadap perdagangan antar negara. Disamping itu, metrologi juga dapat menjamin kualitas produk untuk memenuhi regulasi/standar internasional, dan mendorong peningkatan perekonomian nasional. Jika suatu negara sudah mendapat pengakuan dari dunia internasional dalam hal kemampuan membangun ketertelusuran pengukuran, maka hal ini dapat membantu untuk penilaian terhadap produk berkualitas karena produk yang baik dihasilkan dari proses pengukuran yang benar dan dengan alat ukur yang benar tentunya. Proses penentuan kebenaran alat ukur untuk menguji produk tersebut adalah peran dari metrologi.
4. Kesimpulan
Metrologi memiliki peran penting dalam kehidupan sehari-hari untuk melindungi masyarakat dari kecurangan akibat alat ukur yang tidak benar, dan memastikan bahwa proses jual-beli telah berlangsung dengan baik dari segi penentuan nilai ukur suatu barang. Pemerintah di setiap negara seharusnya giat untuk melakukan pemeriksaan terhadap alat ukur yang digunakan dalam dalam transaksi resmi dan transaksi niaga, serta kegiatan yang berkaitan dengan lingkungan, kesehatan dan keselamatan kerja. Hal ini diperlukan untuk meningkatkan kualitas hidup masyarakat. Metrologi juga berperan dalam menjaga kualitas suatu produk sehingga dapat diekspor ke negara lain. Perdagangan antar negara dapat berlangsung dengan baik tanpa hambatan, salah satunya adalah didukung oleh infrastruktur metrologi yang memadai.
Referensi :
[1] Brown, R. J. (2021). Measuring measurement-What is metrology and why does it matter?. Measurement, 168.
[2] Howarth, P.(1999). Metrology in Short. Euramet e.V.
[3] Peraturan Menteri Perdagangan Republik Indonesia Nomor 68 tahun
2018 tentang Tera dan Tera Ulang Alat-alat Ukur, Takar, Timbang, dan
Perlengkapannya.
[4] Drijarkara, A. P., & Zaid, G. (2005). Metrologi: Sebuah Pengantar. Puslit KIM-LIPI.
[5] BIPM. (2022). The International System of Units (SI). The International Bureau of Weights and Measures.
[6] Perangin-angin, W. K., Boynawan, A. M., & Ratnaningsih. (2021). Development of Official Indonesia Standard Time: Temperature Control System for Caesium Atomic Clock. Instrumentasi, 45.
[7] Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 2 Tahun 1981 Tentang Metrologi Legal.