Peningkatan Sensitivitas Sensor Gas Menggunakan Interferometer Serat Optik Terlapis Polimer untuk Klasifikasi Gas Senyawa Organik

Pambudi, Dwi Sasmita Aji (2018) Peningkatan Sensitivitas Sensor Gas Menggunakan Interferometer Serat Optik Terlapis Polimer untuk Klasifikasi Gas Senyawa Organik. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
07111550040003-Master_Thesis.pdf - Published Version
Restricted to Repository staff only

Download (7MB) | Request a copy

Abstract

Sensor gas dengan sensitivitas dan selektivitas yang tinggi diperlukan dalam pendeteksian dan pengidentifikasian gas pada konsentrasi rendah. Pendeteksian dan pengidentifikasian gas pada konsentrasi rendah tidak dapat dilakukan oleh sensor gas komersil, seperti semikonduktor metal oksida, karena sensitivitasnya yang rendah. Penelitian ini dilakukan untuk meningkatkan sensitivitas sensor gas dan mengidentifikasi gas terhadap uap dari senyawa organik. Uap senyawa organik tersebut digunakan sebagai gas uji karena banyak ditemui di lingkungan industri sebagai gas atau uap yang mudah menyala, mudah terbakar, beracun, dan dapat meledak. Selain itu, beberapa gas uji tersebut juga dapat ditemui pada gas hembus manusia yang dapat digunakan untuk identifikasi penyakit. Pengembangan terbaru sensor gas dilakukan di bidang optik dengan mengaplikasikan interferometer Fabry-Perot pada serat optik untuk meningkatkan sensitivitas sensor gas. Sensor gas dirancang dengan melapiskan polimer pada ujung serat optik untuk meningkatkan sensitivitas dan selektivitas sensor. Tiga jenis polimer dengan tingkat kepolaran berbeda (OV-101, OV-17, dan PEG-1540) dilapiskan pada tiga buah serat optik dan diletakkan dalam wadah sensor. Pengujian sensor serat optik dilakukan dengan cara mengalirkan gas ke dalam wadah sensor dan membiarkan sensor serat optik berinteraksi dengan gas. Jenis uap pelarut organik yang digunakan adalah benzena (C6H6), metana (CH4), n-heksana (C6H14), amonia (NH3), etil asetat (C4H8O2), dan aseton (C3H6O). Cahaya hasil interferensi pada ujung serat optik terlapis polimer, yang bersumber dari Light Emitting Diode putih, diterima oleh fotodioda untuk menghasilkan data tegangan. Nilai tegangan tiap sensor serat optik didasarkan pada perubahan intensitas cahaya yang diterima akibat proses swelling polimer saat terjadi penyerapan molekul gas. Data perubahan tegangan selanjutnya diolah dengan metode Jaringan Syaraf Tiruan untuk proses klasifikasi jenis gas. Hasil pengujian sensor menunjukkan bahwa pelapisan polimer pada ujung serat optik dapat meningkatkan sensitivitas sensor sebesar 32.74%. Sedangkan hasil pengujian klasifikasi gas menunjukkan bahwa deret sensor serat optik yang terlapis polimer berbeda dapat mengklasifikasikan jenis gas dengan tingkat keberhasilan 100%. Hasil ini menunjukkan bahwa peningkatan sensitivitas pada sensor serat optik mampu menghasilkan tingkat sensitivitas dan selektivitas yang baik dalam mengklasifikasikan jenis gas uji. Sistem sensor ini diharapkan dapat digunakan untuk memonitoring kondisi polutan uap pelarut organik di lingkungan. ============ Gas sensors with high sensitivity and selectivity are required in the detection and identification of gases at low concentrations. Detection and identification of gases at low concentrations cannot be performed by commercial gas sensors, such as metal oxide semiconductors, because of their low sensitivity. This study was carried out to increase the sensitivity of gas sensors and to identify the gases on the vapors of organic compounds. The vapors of organic compounds are used as sample gases because they are widely found in industrial environments as gases or vapors, which are flammable, toxic, and explosive. Moreover, some sample gases can also be found in human breath gases that can be used for disease identification. The latest development of gas sensors is carried out in the optical field by applying Fabry-Perot interferometer on fiber optics to increase the sensitivity of gas sensors. The gas sensor is designed by coating the polymer on the optical fiber tip to increase the sensor selectivity. Three different polymer types (OV-101, OV-17, and PEG-1540) are coated on three optical fibers and placed in the sensor chamber. Testing of optical fiber sensors is carried out by flowing the gas into the sensor chamber and the optical fiber will interact with the gas. The types of organic solvent vapor used are benzene (C6H6), methane (CH4), n-hexane (C6H14), ammonia (NH3), ethyl acetate (C4H8O2), and acetone (C3H6O). The light from interference results at the polymer-coated optical fiber tip, which is sourced from the white Light Emitting Diode, is received by the photodiode to produce the voltage data. The voltage value of each optical fiber sensor is based on the change of light intensity received due to the swelling process of the polymer during absorption of the gas molecule. Voltage change data then processed by Artificial Neural Network method for the classification of gas types. The results of the sensor testing show that the polymer coated on the optical fiber tip was able to increase sensor sensitivity of 32.74%. While the test results of gas classification show that the optical fiber sensor array, which is coated with different polymers, can identify the type of gas with a 100% success rate. These results indicate that increased sensitivity in optical fiber sensors can result in good sensitivity and selectivity in classifying the type of sample gases. This sensor system is expected to be used to monitor the condition of organic solvent vapor in the environment.

Item Type: Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords: Interferometer Fabry-Perot; jaringan saraf tiruan; polimer; serat optik; uap pelarut organik; Fabry-Perot interferometer; neural network; optical fiber; organic solvent vapor; polymer
Subjects: Q Science > QA Mathematics > QA76.87 Neural networks (Computer Science)
T Technology > TP Chemical technology > TP1140 Polymers
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Electrical Engineering > (S2) Master Theses
Depositing User: Pambudi Dwi Sasmita Aji
Date Deposited: 07 Feb 2018 07:13
Last Modified: 07 Feb 2018 07:13
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/49475

Actions (login required)

View Item View Item