PENGUKURAN KECEPATAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK PADA ZEOLIT
Tugas Akhir Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam meyelesaikan tahap sarjana di Program Studi Fisika ITB
Oleh: Surya Permana Yudha 10203042
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
HALAMAN PENGESAHAN
Judul Tugas Akhir
:
Pengukuran kecepatan gelombang elektromagnetik pada zeolit.
Penulis
:
Surya Permana Yudha
NIM
:
102 03 042
Pembimbing
:
Satria Bijaksana, Ph.D.
Tanggal Sidang
:
20 September 2007
Telah disetujui dan diajukan dalam Sidang Tugas Akhir Program Studi Fisika Tingkat Sarjana sebagai persyaratan kurikuler untuk menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Fisika Tingkat Sarjana.
Telah diperiksa dan disahkan Pembimbing Tugas Akhir,
Satria Bijaksana, Ph.D. NIP. 131835238
ABSTRAK Kecepatan gelombang elektromagnetik, yang digunakan dalam penentuan kedalaman deposit mineral, dapat ditentukan dengan menggunakan dua metode. Metode yang pertama yaitu dengan menggunakan persamaan kecepatan gelombang elektromagnetik kemudian menghitung konstanta dielektrik, loss factor, dan permeabilitas magnetik relatif. Metode yang kedua yaitu dengan cara analisa kecepatan dari akuisisi data CMP pada metoda GPR (Ground Penetrating Radar). Berdasarkan hasil pengukuran kecepatan gelombang elektromagnetik pada deposit zeolit di Desa Cikancra, Kecamatan Cikalong, Kabupaten Tasikmalaya dan hasil pengukuran di laboratorium, diketahui bahwa pengukuran kecepatan gelombang elektromagnetik di laboratorium dapat digunakan sebagai alternatif untuk pengukuran kecepatan gelombang elekromagnetik secara in situ .
ABSTRACT The speed of electromagnetic waves, which is useful to determine the depth of mineral deposits can be determined by two methods. The first method uses the equation of electromagnetic wave velocity follow by determination of dielectric constant, loss factor, and relative magnetic permeability. The second method uses the velocity of CMP data acquisition on GPR (Ground Penetrating Radar) survey. Based on velocity measurement on zeolite deposit at the village of Cikancra, Cikalong, Tasikmalaya and on velocity measurement in laboratory, we found that velocity measurement in laboratory might be used as an alternative for in situ electromagnetic wave velocity measurement.
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahiim Puji syukur, Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. Atas izin – Nya,
tugas
akhir
dengan
judul
“Pengukuran
Kecepatan
Gelombang
Elektromagnetik Pada Zeolit” dapat terselesaikan. Tugas skhir ini dibuat sebagai syarat untuk menyelesaikan program studi fisika tingkat sarjana. Tugas akhir ini akan mencoba memberikan alternatif dalam pengukuran kecepatan gelombang elektromagnetik pada mineral. Penentuan kecepatan gelombang elektromagnetik sangatlah penting dalam mengukur kedalaman target pada metode Ground Penetrating Radar (GPR). Selanjutnya, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian tugas akhir ini. Pertama-tama, puji syukur dan terimakasih saya panjatkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa memberi petunjuk dan mengabulkan doa saya. Kemudian ucapan terimakasih kepada kedua orang tua atas nasihat, memberikan motivasi, dukungan moril dan materil yang sangat berharga. Kepada bapak Satria Bijaksana, PhD selaku pembimbing yang terbaik, terimakasih atas kesabaran, nasihat dan masukan bapak, mohon maaf karena sering merepotkan bapak. Terima kasih saya ucapkan kepada adik-adik tercinta yang telah menghibur hati. Kepada bapak Doddy Sutarno, Phd dan ibu Dr. Siti Nurul Khotimah yang telah memberi masukan yang berharga dan bersedia menjadi penguji pada sidang tugas akhir ini. Kepada sahabat-sahabat saya, Martin, Badai dan Dian yang telah membantu pengambilan
data di Tasikmalaya. Kepada Rena yang telah berjuang bersama, memberi motivasi dan atas perhatiannya dalam meenyelesaikan tugas akhir ini. Kepada Mba Inna yang telah sabar membantu dan perhatiannya. Kepada Aditya S. Andreas yang membantu pengambilan data di lab. Radar dan konsultasinya. Kepada Irvan yang sangat membantu dalam pengukuran dan pembentukkan sampel. Kepada Mas Adit yang telah membantu Processing data GPR dan humornya yang menghidupkan suasana. Kepada Mila Nuzulia yang dengan sabar menemani, memberikan motivasi, menyemangati, selalu tersenyum dan membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Kepada rekan-rekan T-3 temanteman pelipur lara atas lelucon dan bantuan selama masa perkuliahan. Kepada rekan-rekan fisika bumi. Kepada seluruh staf pengajar program studi fisika. Kepada staff TU, terutama pak Yeye. Kepada Luan atas persahabatannya, tetap berjuang. Kepada ibu Silvi atas perhatian dan bantuannya. Kepada rekan-rekan fisika dan Himafi. Mohon maaf kepada pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu terselesaikan tugas akhir ini. Akhir kata penulis memohon maaf atas ketidaksempurnaan tugas akhir ini dan membuka diri untuk menerima kritikan dan masukan yang berhubungan dengan tugas akhir ini. Bandung, 26 September 2007
Surya Permana Yudha
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL………………………………………………………... i HALAMAN PENGESAHAN………………………………………………
ii
ABSTRAK……………………………………………………………….….. iii KATA PENGANTAR……………………………………………………....
iv
DAFTAR ISI…………………………………………………………….......
vi
DAFTAR GAMBAR………………………………………………………..
ix
DAFTAR TABEL…………………………………………………………...
xi
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang dan Rumusan Masalah…………………………………..
1
1.1.1 Latar belakang……………………………………………….…….
1
1.1.2 Perumusan masalah........................................................................
3
1.1.3 Ruang lingkup………………………………………….……….....
3
1.2 Tujuan Penelitian………………………………………………………… 3 1.3 Anggapan Dasar……………………………………………………….....
4
1.4 Metode Penelitian dan Teknik Pengumpulan Data ……….....................
5
1.4.1 Metode Penelitian...........................................................................
5
1.4.2 Teknik Pengumpulan Data..............................................................
6
1.5 Sistematika Penulisan............................………………………………….
7
BAB II TEORI DASAR...............................................................................
8
2.1 Perilaku Bahan Dalam Medan Magnetik.............................................
8
2.1.1 Permeabilitas Magnetik Material..............................................
8
2.2 Perilaku Bahan Dalam Medan Listrik ………….....................................
9
2.2.1 Permitivitas Dielektrik...................................................................
9
2.2.2 Loss Factor....................................................................................
13
2.2.3 Ketergantungan Permitivitas Terhadap Frekuensi.......................
14
2.3 Kecepatan Perambatan Gelombang EM ………….................................
15
2.4 Prinsip Pengukuran Georadar ……………………………......................
18
2.4.1 Pola Akuisisi ……..........................................................................
19
2.4.2 Analisa Kecepatan…………………...............................................
21
2.4.3 Metode Analisa Kecepatan ……………………………………...... 22
BAB III TINJAUAN UMUM DAERAH PENELITIAN.......................................
23
3.1 Tambang Zeolit di Desa Cikancra Tasikmalaya ……………………........ 23 3.2 Zeolit ……………………………………………...................................... 25 3.2.1 Geologi dan asal mula zeolit…………………………....................
27
3.2.2 Karakteristik Zeolit di Daerah Penelitian ………………................
28
BAB IV AKUISISI DAN PENGOLAHAN DATA..................................
29
4.1 Pengukuran Insitu…………………………………………………...........
29
4.1.1 Lokasi dan Persiapan ………………………………………........... 29 4.1.2 Peralatan yang digunakan................................................................. 30 4.2 Pengukuran Laboratorium........................................................................
32
4.2.1 Persiapan Sample......................................................................
32
4.2.2 Pengukuran Suseptibilitas ……………………...............................
32
4.2.3 Pengukuran Sifat Dielektrik ……………………….......................
34
4.3 Pengolahan Data.................................................................................
36
4.3.1 Data Laboratorium....................................................................
36
4.3.2 Data Georadar..........................................................................
36
BAB V HASIL PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN..........................
39
5.1 Hasil Pengolahan Data Pengukuran di Laboratorium dan Pembahasan..... 39 5.2 Hasil Pengolahan Data Pengukuran Insitu dan Pembahasan.....................
43
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN........................................................
47
6.1 Kesimpulan................................................................................................
47
6.2 Saran..........................................................................................................
47
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………….
49
LAMPIRAN …………….................................................................
51
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1
Metode penelitian ………………………...........................
Gambar 2.1
Rangkaian kapasitor untuk melukiskan bahwa arus
5
pergeseran dari satu pelat ke pelat lain adalah sama dengan arus kawat.............................................................. Gambar 2.2
Gambaran umum mekanisme polarisasi yang bervariasi terhadap range frekuensi …………………………………
Gambar 2.3
16
Hubungan antara kecepatan, frekuensi dan konstanta dielektrik relatif dengan resistivitas medium = 50 Ωm.......
Gambar 2.5
14
Hubungan antara kecepatan, frekuensi dan resistivitas rendah dengan suatu konstanta dielektrik relatif = 4.........
Gambar 2.4
11
16
Kecepatan gelombang radio sebagai fungsi dari konstanta dielektrik relatif.................................................................... 17
Gambar 2.6
Komponen dari sistem GPR................................................
19
Gambar 2.7
Konfigurasi antena profiling (fixed offset Profiling)...........
20
Gambar 2.8
Konfigurasi antena CMP....................................................
20
Gambar 3.1
Peta Lokasi Daerah Penelitian............................................
23
Gambar 3.2
Hasil Tambang Zeolit Di Cikancra Tasikmalaya................
24
Gambar 3.3
Unit primer pembangun zeolit.............................................
27
Gambar 4.1
Lokasi Pengukuran..............................................................
29
Gambar 4.2
Singkapan zeolit di bawah lokasi pengukuran....................
30
Gambar 4.3
Peralatan RAMAC/GPR dengan antena frekuensi 100MHz..............................................................................
30
Gambar 4.4
Sampel zeolit......................................................................
32
Gambar 4.5
Holder sample....................................................................
32
Gambar 4.6
Bartington MS2 suseptibilitas meter.................................
33
Gambar 4.7
HP Q Meter 4342A...........................................................
35
Gambar 4.8
Tabung frekuensi 30-50 MHz dan 50-70 MHz.................
35
Gambar 5.1
Profilling antena 50 MHz..................................................
43
Gambar 5.2
CMP antena 50 MHZ........................................................
43
Gambar 5.3
Kedalaman pada kecepatan 0.1259 m/ns.........................
44
Gambar 5.4
Profilling antenna 100 MHZ.............................................
44
Gambar 5.5
CMP antena 100 MHZ......................................................
45
Gambar 5.6
Kedalaman pada kecepatan 0.28599 m/ns........................
45
DAFTAR TABEL Tabel 5.1
Suseptibilitas dan permeabilitas zeolit................................. 39
Tabel 5.2
Hasil pengukuran kapasitansi dan faktor kualitas kapasitor pada zeolit pada frekuensi 30 MHz.................................
Tabel 5.3
Hasil pengukuran kapasitansi dan faktor kualitas kapasitor pada zeolit pada frekuensi 50 MHz.................................
Tabel 5.4
40
Hasil pengukuran kapasitansi dan faktor kualitas kapasitor pada zeolit pada frekuensi 70 MHz....................................
Tabel 5.5
40
40
Nilai konstanta dielektrik relatif, loss factor, permeabilitas magnetik
relatif,
dan
kecepatan
gelombang
elektromagnetik zeolit untuk frekuensi 30 MHz, 50 MHz, dan 70 MHz................................................................. Tabel 5.6
41
Kecepatan gelombang elektromagnetik pada frekuensi 30 MHz, 50 MHz dan 100 MHz dengan konstanta dielektrik relatif = 1,0386 pada zeolit............................................
42
