Electromagnetic Laboratory 2017 MODUL PRAKTIKUM ELEKTROMAGNETIK PDF

Preview

Summary

Electromagnetic Laboratory 2017 MODUL PRAKTIKUM ELEKTROMAGNETIK Tahun Ajar 2017/2018 Staf Pengajar Eko Wibowo, S.T. Indriati Retno Palupi, S.Si, M.Si. Staf Asisten Ferry Senoaji 115.140.001 Tony Yunus Yudhanto 115.140.010 Raineriuz Rodriguez Sidharta 115.140.026 Muhamad Kurnia Oktavianto 115.140.082...

Description

Electromagnetic Laboratory 2017

MODUL PRAKTIKUM ELEKTROMAGNETIK Tahun Ajar 2017/2018

Staf Pengajar Eko Wibowo, S.T. Indriati Retno Palupi, S.Si, M.Si. Staf Asisten Ferry Senoaji Tony Yunus Yudhanto Raineriuz Rodriguez Sidharta Muhamad Kurnia Oktavianto Faiz Fadhil Muhammad Ramadhan

115.140.001 115.140.010 115.140.026 115.140.082 115.140.124

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA 2017 ii

Electromagnetic Laboratory 2017

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi sang Khalik yang selalu memberikan pertolongan dan karunia-Nya, kami dapat menyelesaikan Modul Praktikum Elektromagnetik, Laboraturium Geofisika Eksplorasi, Program Studi Teknik Geofisika, Universitas Pembangunan Nasional UPN “Veteran” Yogyakarta tahun ajaran 2017/2018 dengan lancar. Terima kasih kepada tim dosen dan tim asisten yang telah memberikan bantuan dalam penyusunan modul ini. Modul Praktikum Elektromagnetik diharapkan dapat membantu praktikan dalam memahami dan mengaplikasikan dalam bidang eksplorasi elektromagnetik. Selain itu, Modul Praktikum Elektromagnetik juga diharapkan dapat membantu praktikan dalam memahami dasar teori elektromagnetik yang berkaitan dengan eksplorasi geofisika. Harapan kami, semoga Modul Praktikum Elektromagnetik yang kami buat dapat memberikan manfaan bagi praktikan yang membacanya dalam bidang eksplorasi Elektromagnetik. Karena masih banyak kekurangan yang saya sadari dalam pembuatan Modul Praktikum Elektromagnetik ini, kami mengucapkan mohon maaf bila ada kata-kata yang tidak berkenan. Terima kasih atas perhatian.

Yogyakarta, 18 Agustus 2017

Tim Penyusun

iii

Electromagnetic Laboratory 2017

TATA TERTIB PRAKTIKUM ELEKTROMAGNETIK

A. Tata Tertib Acara Kelas 1. Berpakaian rapi, sopan, menggunakan pakaian berkerah, memakai sepatu, dan tidak diperbolehkan memakai kaus dan/atau bersandal. 2. Dilarang untuk membawa minuman beralkohol dan merokok pada saat kegiatan praktikum. 3. Tidak

diperbolehkan

menggunakan

telepon

genggam

tanpa

sepengetahuan asisten. 4. Praktikum hanya bias diikuti sesuai jadwal yang telah ditentukan. 5. Praktikan wajib hadir paling lambat lima menit sebelum kegiatan praktikum dimulai. Bagi praktikan yang terlambat tidak diperbolehkan mengikuti kuis. 6. Toleransi keterlambatan maksimal lima belas menit setelah kegiatan praktikum dimulai. bila melewati batas waktu toleransi maka nilai kuis dianggap nol dan tidak diperkenankan mengikuti acara praktikum. 7. Praktikan wajib membawa modul selama mengikuti praktikum. 8. Praktikan dianggap gugur jika tidak mengikuti sesi kelas lebih dari dua kali. 9. Praktikan wajib membawa tugas yang telah diberikan sebelumnya dan telah disetujui oleh asisten. Jika tidak membawa, tidak ada nilai tugas. 10. Praktikan dianjurkan untuk melakukan konsultasi dan ACC laporan kepada staf asisten. Praktikan yang melakukan konsultasi dan/atau ACC akan mendapatkan nilai tambahan yang akan diakumulasikan pada nilai laporan acara bersangkutan. 11. Pada saat konsultasi dan/atau ACC praktikan diwajibkan membawa print out tugas dan lembar pengesahan atau sesuai dengan kebijakan asisten 12. Saat sesi kelas berlangsung, praktikan dilarang mengerjakan tugas selain tugas praktikum elektromagnetik. 13. Praktikan tidak diperbolehkan untuk memalsukan pengesahan asisten. 14. Pengumpulan laporan dilakukan H-1 sebelum acara praktikum berikutnya sesuai dengan waktu yang telah ditentukan.

iv

Electromagnetic Laboratory 2017

15. Praktikan dilarang menyalin laporan praktikan lain. Bila menyalin laporan akan mendapatkan nilai nol. Jika meyalin laporan lebih dari dua kali acara praktikum, praktikan dinyatakan gugur. 16. Hal-hal yang belum tercantum pada tata tertib ini akan diatur kemudian.

B. Tata Tertib Acara Lapangan 1. Berpakaian rapi, sopan, memakai sepatu, dan wajib menggunakan jaket prodi (korsa). 2. Praktikan dilarang merokok pada saat mengikuti acara lapangan. 3. Praktikan tidak boleh mengganggu dan merusak daerah di sekitar lokasi akuisisi. 4. Praktikan diwajibkan hadir paling lambat 10 menit sebelum kegitan praktikum dimulai untuk dilakukan kuis. 5. Praktikan yang terlambat lebih dari 15 menit diperkenankan mengikuti kegitan praktikum dengan sanksi nilai kuis tidak ada, dan apabila telat lebih dari 15 menit tidak bisa mengikuti acara lapangan. 6. Praktikan wajib melaksanakan standard operational procedure sesuai dengan instrumen yang digunakan. 7. Bila terjadi kerusakan alat maka menjadi tanggung jawab angkatan yang bersangkutan dan untuk alat yang rusak tersebut menjadi milik laboratorium geofisika eksplorasi. 8. Praktikan dianjurkan untuk melakukan konsultasi dan ACC laporan kepada staf asisten. Praktikan yang melakukan konsultasi dan/atau ACC akan mendapatkan nilai tambahan yang akan diakumulasikan pada nilai laporan acara bersangkutan. 9. Pada saat konsultasi dan/atau ACC praktikan diwajibkan membawa print out tugas dan lembar pengesahan atau sesuai dengan kebijakan asisten 10. Praktikan tidak diperbolehkan untuk memalsukan pengesahan asisten. 11. Pengumpulan laporan dilakukan H-1 sebelum acara praktikum berikutnya sesuai dengan waktu yang telah ditentukan.

v

Electromagnetic Laboratory 2017

12. Praktikan dilarang menyalin laporan praktikan lain. Bila menyalin laporan akan mendapatkan nilai nol. Jika meyalin laporan lebih dari dua kali acara praktikum, praktikan dinyatakan gugur. 13. Hal-hal yang belum tercantum pada tata tertib ini akan diatur kemudian.

vi

Electromagnetic Laboratory 2017

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i DAFTAR DOSEN DAN ASISTEN ..................................................................... ii KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii TATA TERTIB .................................................................................................... iv DAFTAR ISI ...........................................................................................................v DAFTAR GAMBAR ..............................................................................................x DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii

BAB I. PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang .........................................................................................1 I.2. Tujuan .......................................................................................................2

BAB II. DASAR TEORI II.1. Persamaan Maxwell ................................................................................3 II.2. Pelemahan (Atenuasi) Medan .................................................................5 II.3. Fase dan Polarisasi Elips .........................................................................6

BAB III. INSTRUMENTASI CONDUCTIVITY METER DEPTH (CMD) III.1. Pendahuluan ...........................................................................................9 III.2. Tujuan ..................................................................................................10 III.3. Dasar Teori ..........................................................................................10 III.4. Desain Survei .......................................................................................12 III.5. Mode Pengukuran ................................................................................13 III.6. Langkah-Langkah Pengukuran ............................................................14 III.7. Instrumentasi........................................................................................17 III.8. Parameter Terukur ...............................................................................23 III.9. Pengolahan Data ..................................................................................25

BAB IV.INSTRUMEN VERY LOW FREQUENCY (VLF) IV.1. Pendahuluan ........................................................................................27

vii

Electromagnetic Laboratory 2017

IV.2. Sejarah Metode VLF ........................................................................... 29 IV.3. Prinsip Dasar Metode VLF ..................................................................30 IV.4. Pengolahan Data VLF dengan Menggunakan Software KHFilt ..........33

BAB V. MAGNETOTELLURIC SERIES (MT SERIES) V.1. Magnetotelluric (MT) dan Audio Magnetotelluric (AMT)....................37 V.1.1. Pendahuluan ...............................................................................37 V.1.2. Konsep Dasar Metode MT .........................................................37 V.1.3. Resolusi dan Kedaaman .............................................................38 V.1.4. MT Sounding ..............................................................................39 V.1.5. Perbedaan Fase ..........................................................................39 V.1.6. Kelebihan dan Kekurangan Metode MT ....................................40 V.2. Metode CSAMT.....................................................................................41 V.2.1. Pendahuluan ...............................................................................41 V.2.2. Konsep Dasar Metode CSAMT ..................................................41 V.2.3. Near Field dan Far Field ...........................................................43 V.2.4. Kelebihan dan Kekurangan Metode CSAMT .............................46 V.3. Parameter-Parameter yang Digunakan dalam MT Series .....................47 V.3.1. Skin Depth ..................................................................................47 V.3.2. Effective Depth Penetration .......................................................48 V.3.3. Cagniard Apparent Resistivity ...................................................48

BAB VI. GROUND PENETRATING RADAR (GPR) VI.1. Latar Belakang.....................................................................................50 VI.2. Ground Penetrating Radar ..................................................................50 V.2.1.Radar ...........................................................................................50 V.2.2. Sistem GPR ................................................................................51 VI.3. Prinsip Kerja GPR ...............................................................................53 VI.4. Parameter Antena GPR........................................................................58 VI.5. Akuisisi Data GPR ..............................................................................64 V.5.1.Radar Reflection Profilling .........................................................66 V.5.2.WARR atau CMP Sounding.........................................................66

viii

Electromagnetic Laboratory 2017

V.5.3.Transillumination atau Radar Tomography ................................67 VI.6. Pengolahan Data GPR .........................................................................68 VI.7. Aplikasi Metode GPR..........................................................................72

BAB VII. TIME DOMAIN ELECTROMAGNETIC VII.1. Pendahuluan .......................................................................................74 VII.2. Konsep Dasar Metode TDEM ............................................................74

LAMPIRAN A PENGOLAHAN DATA CMD MENGGUNAKAN PROGRAM MICROSOFT EXCEL ............................................................................... 77 LAMPIRAN B PENGOLAHAN DATA VLF MENGGUNAKAN PROGRAM MICROSOFT EXCEL ............................................................................... 80

GLOSARIUM............................................................................................ 82 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 83

ix

Electromagnetic Laboratory 2017

DAFTAR GAMBAR Gambar II.1. Hubungan Amplitudo dan Fase Gelombang Sekunder (S) dan Primer (P). ...................................................................................6 Gambar II.2. Polarisasi Elips ............................................................................7 Gambar III.1. Sistem Induksi Elektromagnetik ..............................................10 Gambar III.2. Penjalaran Gelombang Elektromagnetik (Vertical Dipole) .......9 Gambar III.3. Desain Survei CMD, Posisi sumbu x sebagai nomor lintasan dan sumbu y sebagai titik pengukuran pada lintasan ..............13 Gambar III.4. Layar Awal Monitor Instrumen CMD .....................................14 Gambar III.5. Tampilan untuk Menentukan Jarak Pengukuran ......................15 Gambar III.6. Tampilan untuk Menentukan Posisi Awal ...............................15 Gambar III.7. Tampilan untuk Mengecek dan Menyimpan Data ...................16 Gambar III.8. Port untuk Menancapkan Kabel USB ......................................17 Gambar III.9. Control Unit CMD (Display) ...................................................20 Gambar III.10. Penyebaran Gelombang EM pada Transmitter ......................22 Gambar III.11. Pemasangan Satelit pada Instrumen CMD .............................22 Gambar III.12. Proses Penggunaan Alat CMD dan Pengukuran Menggunakan CMD ........................................................................................23 Gambar III.13. Proses Survei CMD dengan Parameter Data yang Terukur ...24 Gambar III.14. Diagram Alir Pengolahan Data CMD ....................................25 Gambar III.15. Contoh Kurva Hasil Pengolahan Data ...................................26 Gambar III.16. Perbandingan konduktivitas antara kurva dengan kondisi bawah permukaan yang sebenarnya ..................................................26 Gambar III.17. Contoh Peta MA Konduktivitas vs MA In Phase. .................27 Gambar IV.1 Distribusi Medan Elektromagnetik untuk Metode VLF dalam Polarisasi Listrik dengan Sinyal di Atas Sebuah Dike Konduktif Vertikal (Diambil dan Digambar Ulang dari Bosch Dan Muler, 2001)..................................................................31 Gambar IV.2. Satu Set Alat VLF.....................................................................33 Gambar IV.3. Tampilan Awal Software KHFilt .............................................33

x

Electromagnetic Laboratory 2017

Gambar IV.4. Tampilan Sub-menu Read VLF Data .......................................34 Gambar IV.5. Tampilan Kotak Dialog untuk Membuka Data ........................34 Gambar IV.6. Tampilan Grafik VLF Measurement ........................................35 Gambar IV.7. Tampilan Grafik Fraser Filtering ............................................35 Gambar IV.8. Hasil Penampang RAE .............................................................36 Gambar V.1. Konfigurasi MT. .........................................................................38 Gambar V.2. Diagram kurva sounding MT untuk model 3 lapis. ...................39 Gambar V.3. Hubungan antara kurva resistivitas semu dengan beda fase. .....40 Gambar V.4. Susunan Instrumen CSAMT di Lapangan untuk Survei Skalar dengan Menggunakan banyak komponen E dan satu komponen H. ...............................................................................................41 Gambar V.5. Konfigurasi CSAMT untuk Beberapa Macam Survei. ...............42 Gambar V.6.Zona Jauh (far field) dan Zona Dekat (near field) (Mitsuru Yamashita, 2006). ......................................................................44 Gambar V.7. Zona Jauh (far field) , Zona Transisi (transision zone), dan Zona dekat (near field) Dari Data Pengukuran. ........................45 Gambar V.8. Peluruhan amplitudo gelombang EM dengan periode yang berbeda, periode yang lebih panjang akan lebih lama dilemahkan dan akan mempunyai penembusan yang lebih dalam. ........................................................................................48 Gambar V.9. Sketsa gelombang EM tunggal yang menembus tanah dengan hambat jenis sebesar ρ ...............................................................49 Gambar VI.1 Sistem GPR ...............................................................................52 Gambar VI.2 Konsep Akuisisi Data ................................................................53 Gambar VI.3. Skema Pemantulan Gelombang GPR .......................................54 Gambar VI.4. Late Time Ringing ....................................................................60 Gambar VI.5. Cross-Coupling ........................................................................60 Gambar VI.6. Jarak Antena dengan Tanah .....................................................61 Gambar VI.7 Cavity Area ................................................................................63 Gambar VI.8 Metal ..........................................................................................63 Gambar VI.9 Dry Karst ...................................................................................64 Gambar VI.10 Wet Karst .................................................................................64

xi

Electromagnetic Laboratory 2017

Gambar VI.11 Sistem Pengambilan Data GPR Dengan Menggunakan Alat Bantu..........................................................................................64 Gambar VI .12 Sistem Pengambilan Data GPR dengan Menggunakan Alat Bantu..........................................................................................65 Gambar VI .13 Skema Pengukuran Radar Reflection Profilling ....................66 Gambar VI .14 Skema Pengukuran WARR .....................................................67 Gambar VI .15 Skema Pengukuran CMP Sounding .......................................67 Gambar VI .16 Skema Penukuran Radar Tomography ..................................67 Gambar VI.17. Diagram alir pengolahan data GPR. (Cassidy, 2009) Time Zero Correction merupakan koreksi yang berguna karena kenaikan .....................................................................................69 Gambar VI.18. (A) sebelum migrasi (B) sesudah migrasi, data resolusi tinggi (1,5 GHz) dari hasil survei disepanjang penghubung antara dua beton jalan. (Reynolds, 2011) ....................................................70 Gambar VI.19. Visualisasi Data GPR .............................................................72 Gambar VI.20. (a). Penggunaan GPR di Lapangan, (b). Citra dari Pipa yang Terpendam Dalam Tanah ..........................................................72 Gambar VI.21. Aplikasi GPR untuk Mendeteksi Struktur Beton pada Dinding ......................................................................................73 Gambar VI.22. Aplikasi GPR untuk Mendeteksi Struktur Bawah Permukaan. ................................................................................73 Gambar VII.1. Penjalaran Gelombang Elektromagnet dalam Metode TDEM ........................................................................................74 Gambar VII.2. Skema Peluruhan Medan Magnet Primer Terhadap Waktu ...75

xii

Electromagnetic Laboratory 2017

DAFTAR TABEL Tabel II.1. Variasi Skin Depth dengan Frekuensi Gelombang Bidang pada Medium Homogen dengan Resistivitas . .....................................6 Tabel VI.1. Resolusi dan daya tembus gelombang radar (Mala Geoscience, 1997) ............................................................................................56 Tabel VI.2. Permitivitas Dielektrik Relatif Material (Davis & Annan, 1989) .58 Tabel VI.3. Data Jarak Antena dengan Tanah dengan Berbagai Variasi Permitivitas ..................................................................................62 Tabel VI.4. Tahapan pengolahan data .........................