Journal of Computer and Information Systems Ampera
Vol. 4, No. 1, January 2023 | e-ISSN: 2775-2496 10.51519/journalcisa.v4i1.361 | Published By APTIKOM SUMSEL

## 12
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License .

## Peramalan Nilai Rugi Daya Akibat Pengaruh Tekanan Pada Serat Optik Silica Berbasis Interpolasi Lagrange
Ni’matut Tamimah 1 , Aslam Chitami Priawan Siregar 2
1 Program Studi Teknik Perpipaan, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Surabaya, Idnonesia
2 Departemen Fisika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, Idnonesia
Email: 1 nimatuttamimah@ppns.ac.id, 2 aslamsiregar01@gmail.com

## Abstrak
Banyaknya masalah kecelakaan yang terjadi akibat adanya kerusakan jalan raya. Oleh karena itu, diperlukan suatu metode untuk mendeteksi keretakan jalan raya lebih dini, agar dapat menguragi resiko kecelakaan akibat kerusakan jalan raya. Telah  dilakukan  sebuah  penelitian  dengan  menggunakan  serat  optik silica berstruktur  SMS  (Singlemode-Multimode-Singlemode)  sebagai  sensor  tekanan untuk mendeteksi keretakan struktur jalan raya. Dalam penelitian itu, dilakukan dua  metode  yaitu  metode  eksperimen  dan  metode  simulasi.  Pada  metode eksperimen  menggunkan  OTDR  (Optical  Time  Domain  Reflectometer)  dan metode simulasi menggunakan interpolasi lagrange. Sedangkan serat optik silica berstruktur  SMS  yang  digunakan  terdapat  dua  macam  yaitu  dengan  panjang multimode 6,5 cm dan 7 cm. Bedasarkan hasil eksperimen menunjukkan bahwa pada serat optik silica berstruktur SMS dengan panjang multimode 7 cm memiliki tingkat  linearitas  yang  lebih  baik  daripada  panjang  multimode  6,5  cm  yaitu sebesar  94,71  %.  Sedangkan  untuk error dari  nilai  rugi  daya  yang  terjadi bedasarkan hasil eksperimen terhadap hasil simulasi untuk panjang multimode 7 cm pada sensor serat optik silica berstruktur SMS memiliki error yang lebih kecil daripada panjang multimode 6,5 cm yaitu sebesar 0,072 %. Oleh karena itu, pada serat optik silica berstruktur SMS dengan  panjang multimode 7 cm lebih layak untuk digunakan sebagai sensor tekanan.
Kata Kunci : Serat Optik Silica , Multimode 6,5 cm, Multimode 7 cm, Eksperimen, Simulasi.

## 1. PENDAHULUAN
Beberapa keretakan jalan raya yang terdapat di Indonesia disebabkan oleh adanya tekanan dari berbagai macam kendaraan secara terus menerus [1]. Tekanan  dapat  terjadi  karena  ada  gaya  berat  kendaran  yang  diberikan

## Journal of Computer and Information Systems Ampera
Vol. 4, No. 1, January 2023 | e-ISSN: 2775-2496
https://journal-computing.org/index.php/journal-cisa/index
Ni’matut Tamimah, Aslam Chitami Priawan Siregar | 13
terhadap permukaan jalan raya [2]. Apabila hal ini dibiarkan secara terus menerus,  maka  dapat  menimbulkan  kerusakan  jalan  raya  yang membahayakan  para  pengguna  jalan  [3].  Oleh  karena  itu,  diperlukan sebuah sensor yang dapat mendeteksi keretakan jalan raya lebih dini agar dapat  diantisipasi  kerusakan  tersebut,  sehingga  tidak  mengganggu  para pengguna jalan.
Dalam  penelitian  ini,  diusulkan  sebuah  sensor  serat  optik silica berstruktur SMS (Singlemode-Multimode-Singlemode).  Serat optik silica dipilih  karena  memiliki  kepekaan  yang  tinggi  terhadap  perubahan lingkungan  [4].  Saat  diberi  tekanan  pada  serat  optik silica dengan pertambahan panjang setiap 100 μm , dapat memberikan informasi rugi daya yang sangat akurat [5-7]. Untuk menambahkan kepekaan pada serat optik silica yang berstruktur SMS ini, maka pada panjang multimode dibuat lebih panjang dari penelitian sebelumnya [8], yaitu sebesar 6,5 cm dan 7 cm.    Oleh  karena  itu,  serat  optik silica dapat  digunakan  sebagai  sensor untuk  mendeteksi  kerusakan  jalan  raya  akibat  pengaruh  tekanan  dari adanya kendaraan bermotor.
Untuk  dapat  menambah  informasi  perubahan  nilai  rugi  daya  akibat adanya tekanan pada serat optik silica , maka diperlukan metode simulasi berupa  interpolasi  lagrange  [9].  Metode  ini  dapat  digunakan  untuk perubahan  nilai  baik  yang  bersifat equispaced (perubahan  nilai  yang teratur) maupun yang bersifat non-equispaced (perubahan nilai yang tidak teratur) [10-11]. Dengan adanya metode ini, diharapkan dapat diterapkan pada struktur bagunan pada jalan raya, agar kecelakaan yang disebabkan oleh adanya kerusakan jalan raya dapat diminimalisasi.

## 2. METODE
Metode yang digunakan dalam penelitian ini berupa metode eksperimen dan  metode  simulasi.  Pada  metode  eksperimen  digunakan  untuk mengetahui nilai perubahan rugi daya pada serat optik silica berstruktur SMS akibat pengaruh tekanan dengan menggunakan OTDR (Optical Time Domain  Reflectometer)  pada  suhu  38 0 C.  OTDR  ( Optical  Time  Domain Reflectometer )  dipilih  karena  dapat  mendeteksi  setiap  titik  kerusakan pada serat optik silica akibat pengaruh tekanan [12-13]. Berikut ini adalah langkah-langkah penelitian yang diperlihatkan pada Gambar 1.

## Journal of Computer and Information Systems Ampera
Vol. 4, No. 1, January 2023 | e-ISSN: 2775-2496
https://journal-computing.org/index.php/journal-cisa/index
14 | Peramalan Nilai Rugi Daya Akibat Pengaruh Tekanan Pada Serat .....
Gambar 1. Flowchart langkah-langkah penelitian
Serat  optik silica dirancang  dengan  menggunakan  struktur SMS sebagai sensor  tekanan.  Selanjutnya,  antara  serat  optik silica singlemode  dan multimode  tersebut  digabungkan  dengan  menggunakan  alat  yang dinamakan Fusion splicer . Setelah terjadi penggabungan, serat optik silica yang  berstruktut  SMS  tersebut  ditempelkan  pada  sebuah  alat microdisplacement untuk  diuji  dengan  tekanan  tertentu.  Saat  terjadi pengujian, salah satu dari ujung serat optik silica berstruktut SMS tersebut dihubungkan  dengan  OTDR  melalui connector .  Hal  ini  dilakukan  untuk mengetahui respon dari OTDR. Apabila terjadi perubahan rugi daya dari OTDR  saat  diberi  perbedaan  tekanan,  maka    serat  optik silica yang berstruktut  SMS  tersebut  dapat  digunakan  sebagai  sensor  tekanan.

## Journal of Computer and Information Systems Ampera
Vol. 4, No. 1, January 2023 | e-ISSN: 2775-2496
https://journal-computing.org/index.php/journal-cisa/index
Ni’matut Tamimah, Aslam Chitami Priawan Siregar | 15
Selanjutnya, untuk mengetahui informasi tambahan nilai perubahan rugi daya  akibat  pengaruh  tekanan  pada  serat  optik silica berstruktur  SMS, maka digunakan metode simulasi berbasis interpolasi lagrange. Hasil dari eksperimen dan simulasi dianalisis untuk mengetahui perbedaan tingkat linearitas dari kedua metode tersebut.

## 2.1. Metode Eksperimen
Metode  eksperimen  dilakukan  dengan cara memasang serat  optik silica berstruktur SMS pada OTDR. Kemudian, Pada serat optik silica berstruktur SMS  ditempelkan  pada microdisplacement dengan  menggunakan  lem. Setelah itu, pada serat optik silica berstruktur SMS diberi tekanan tertentu sehingga  mengalami  pertambahan  panjang  dengan  kelipatan 100  μm. Bentuk set-up alat penelitian dapat diperlihatkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Bentuk set-up alat penelitian
Untuk  memperoleh  nilai  tekanan  ( P )  dapat  ditentukan  dari  beberapa besaran berikut: Modulus young ( M ) untuk serat optik silica sebesar 73 GPa  [8][14],  panjang  mula-mula  ( 0 l )  sebesar  27  cm,  dan  pertambahan panjang  (Δ l )  dengan  setiap  kelipatan  100  μm.  Untuk  bentuk  formula terkanan dapat ditampilkan pada Persamaan (1) [15].
0 . F M l P A l  = =
(1)

## Journal of Computer and Information Systems Ampera
Vol. 4, No. 1, January 2023 | e-ISSN: 2775-2496
https://journal-computing.org/index.php/journal-cisa/index

## 2.2. Metode Simulasi
Metode  simulasi  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  metode interpolasi  lagrange  dengan  menggunakan  formula  seperti  yang ditampilkan pada Persamaan (2) dan (3) [8].
f n ( x ) = ∑ L i ( x ) f ( x i ) n i=0
(2)
L i ( x ) = ∏ x − x j x i − x j n j=0 j≠i (3) (4)
Dimana x adalah nilai tekanan yang ditentukan (Pa), x i dan x j adalah nilai tekanan yang diperoleh dari hasil pengukuran (Pa), f n ( x ) adalah nilai rugi daya yang ditentukan (dB), dan f ( x i ) adalah nilai rugi daya yang diperoleh dari hasil pengukuran (dB).

## 3. HASIL DAN DISKUSI
Berikut  ini  adalah  grafik  hasil  eksperimen  pengaruh  tekanan  terhadap perubahan  rugi  daya  pada  serat  optik silica berstruktur  SMS  untuk panjang multimode 6,5 cm dan 7 cm yang diukur pada suhu 38 0 C yang ditunjukkan pada Gambar 2 dan Gambar 3.
Gambar 2. Grafik hasil eksperimen pengaruh tekanan terhadap perubahan rugi daya pada serat optik silica berstruktur SMS untuk panjang multimode 6,5 cm yang diukur pada suhu 38 0 C

## Journal of Computer and Information Systems Ampera
Vol. 4, No. 1, January 2023 | e-ISSN: 2775-2496
https://journal-computing.org/index.php/journal-cisa/index
Ni’matut Tamimah, Aslam Chitami Priawan Siregar | 17
Gambar 3. Grafik hasil eksperimen pengaruh tekanan terhadap perubahan rugi daya pada serat optik silica berstruktur SMS untuk panjang multimode 7 cm yang diukur pada suhu 38 0 C
Bedasarkan pada Gambar 2 dan Gambar 3, menunjukkan bahwa semakin besar  tekanan  yang  diberikan  pada  serat  optik silica berstruktur  SMS tersebut,  maka  semakin  rendah  tingkat  pengurangan  daya  (rugi  daya) yang  terdapat  dalam  serat  optik silica tersebut.  Hal  ini  menunjukkan adanya pola interferensi destruktif pada Panjang multimode 6,5 cm dan 7 cm tersebut [16].
Untuk  perbedaan  antara  Gambar  2  dan  Gambar  3  adalah  pada  tingkat linearitas  pada  Gambar  3  lebih  baik  daripada  Gambar  2  yaitu  sebesar 94,71  %.  Sedangkan  pada  Gambar  3  hanya  memiliki  tingkat  linearitas sebesar 85,72 %. Hal ini menunjukkan bahwa perubahan rugi daya pada serat optik silica berstruktur SMS dengan panjang multimode 7 cm lebih stabil  daripada  panjang  multimode  6,5  cm,  sehingga  untuk  serat  optik silica berstruktur SMS dengan panjang multimode 7 cm dapat diterapkan sebagai sensor [17].
Selanjutnya, untuk mengetahui informasi tambahan nilai perubahan rugi daya  akibat  pengaruh  tekanan  pada  serat  optik silica berstruktur  SMS, maka digunakan metode simulasi berbasis interpolasi lagrange. Berikut ini adalah grafik hasil simulasi pengaruh tekanan terhadap perubahan rugi daya pada serat optik silica berstruktur SMS untuk panjang multimode 6,5 cm dan 7 cm yang diukur pada suhu 38 0 C yang ditunjukkan pada Gambar 4 dan Gambar 5.

## Journal of Computer and Information Systems Ampera
Vol. 4, No. 1, January 2023 | e-ISSN: 2775-2496
https://journal-computing.org/index.php/journal-cisa/index
18 | Peramalan Nilai Rugi Daya Akibat Pengaruh Tekanan Pada Serat .....
Gambar 4. Grafik hasil simulasi pengaruh tekanan terhadap perubahan rugi daya pada serat optik silica berstruktur SMS untuk panjang multimode 6,5 cm yang diukur pada suhu 38 0
C
Gambar 5. Grafik hasil simulasi pengaruh tekanan terhadap perubahan rugi daya pada serat optik silica berstruktur SMS untuk panjang multimode 7 cm yang diukur pada suhu 38 0 C
Bedasarkan hasil simulasi yang terdapat pada Gambar 4 dan Gambar 5, menunjukkan bahwa terdapat ketidakteraturan pada data yang ke-2 dan data ke-21. Hal ini dikarenakan pada data awal dan akhir untuk metode simulasi dengan menggunakan interpolasi lagrange dapat menimbulkan

## Journal of Computer and Information Systems Ampera
Vol. 4, No. 1, January 2023 | e-ISSN: 2775-2496
https://journal-computing.org/index.php/journal-cisa/index
Ni’matut Tamimah, Aslam Chitami Priawan Siregar | 19
error  yang  cukup  besar,  sehingga  data  tersebut  harus  dihilangkan  agar dapat  nilai  linearitas  yang  lebih  baik.  Berikut  ini  merupakan  contoh hubungan error dari  nilai  rugi  daya  yang  terjadi  bedasarkan  hasil eksperimen  terhadap  hasil  simulasi  pada  tekanan  73  TPa  yang  dapat ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Hubungan error dari nilai rugi daya yang terjadi bedasarkan hasil eksperimen terhadap hasil simulasi pada tekanan 73 TPa Metode Sensor serat optik silica berstruktur SMS Multimode 6,5 cm Multimode 7 cm Eksperimen (dB) 2,367 2,780 Simulasi (dB) 2,317 2,782 Error (%) 2,112 0,072
Bedasarkan pada Tabel 1, menujukkan bahwa hubungan error dari nilai rugi  daya  yang  terjadi  bedasarkan  hasil  eksperimen  terhadap  hasil simulasi  untuk  panjang  multimode  7  cm  pada  sensor  serat  optik silica berstruktur  SMS  memiliki error yang  lebih  kecil  daripada  panjang multimode 6,5 cm. Oleh karena itu, pada serat optik silica berstruktur SMS dengan  panjang  multimode  7  cm  lebih  layak  untuk  digunakan  sebagai sensor tekanan.

## 4. KESIMPULAN
Bedasarkan hasil eksperimen, menunjukkan bahwa pada serat optik silica berstruktur SMS dengan panjang multimode 7 cm memiliki linearitas yang lebih baik daripada panjang multimode 6,5 cm. Selain itu, error dari nilai rugi  daya  yang  terjadi  bedasarkan  hasil  eksperimen  terhadap  hasil simulasi  untuk  panjang  multimode  7  cm  pada  sensor  serat  optik silica berstruktur  SMS  memiliki error yang  lebih  kecil  daripada  panjang multimode 6,5 cm. Oleh karena itu, pada serat optik silica berstruktur SMS dengan  panjang  multimode  7  cm  lebih  layak  untuk  digunakan  sebagai sensor tekanan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] P. E.  R.  Vira, “Identifikasi Faktor -faktor Penyebab Kecelakaan Lalu
Lintas Jalan Raya Bukittinggi- Medan KM 8,” Padang: Diss. Universitas
Muhammadiyah Sumatera Barat , 2022.

## Journal of Computer and Information Systems Ampera
Vol. 4, No. 1, January 2023 | e-ISSN: 2775-2496
https://journal-computing.org/index.php/journal-cisa/index
[2] A. C. P. Siregar, “ Fisika Dasar Jilid 1: Mekanika Dasar ,” Sidoarjo: CV.
Kanaka Media , vol. 1, 2018, pp. 61-71.
[3] A. Satria, and D. Febrianti, "Identifikasi Jenis Dan Faktor Penyebab Kerusakan  Rigid  Beton  Pada  Bahu  Jalan  (Studi  Kasus  Ruas  Jalan Beutong-Beutong  Ateuh  Kab.  Nagan  Raya)," Journal  of  The  Civil Engineering Student , vol 4, no1, 2022, pp. 92-98,
[4] A. C. P. Siregar, and A. M. Hatta, “ The Effect of Temperature on Strain
Measurement Based on SMS (Singlemode – Multimode – Singlemode) Fiber  Structure  and  OTDR  (Optical  Time  Domain Reflectometer) ,”
EasyChair , No. 9411, 2022.
[5] A.  C.  P.  Siregar,  "Pengaruh  Pergeseran  Pada  Pengukuran  Suhu Berbasis  Sensor  Serat  Optik  Berstruktur  SMS  (Singlemode- Multimode-Singlemode)  dan  OTDR," Scan:  Jurnal  Teknologi Informasi dan Komunikasi , vol. 11, no. 1, 2016), pp. 13-18.
[6] A. C. P. Siregar, "Pengaruh Strain Pada Pengukuran Suhu Berbasis Sensor  Serat  Optik  Berstruktur  SMS  (Singlemode-Multimode- Singlemode)  dan  OTDR  (Optical  Time  Domain  Reflectometer),"  in
Seminar Nasional Fisika 2015 , Universitas Negeri Surabaya, 2015.
[7] R. I. Yunifar, and G. Prajitno, "Analisis Pengaruh Perubahan Suhu dan Perubahan Panjang Kupasan Cladding serta Coating Terhadap Rugi
Daya  yang  Dihasilkan  Oleh  Fiber  Optik  Multimode  Silika  Tipe  G- 651," Jurnal Sains dan Seni ITS , vol. 4, no. 2, 2016. [8] A.  C.  P.  Siregar,  "Desain  Sensor  Stress  Berbasis  Serat  Optik  Glass
Berstruktur Sms (Singlemode-Multimode-Singlemode)," in Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi dan Mineral , vol. 2, No. 1, 2022, pp. 1141-1146.
[9] A. C. P. Siregar and D. H. Sulaksono, "Perancangan Sensor Pergeseran Menggunakan  Metode  Interpolasi  Lagrange  Berbasis  Serat  Optik Berstruktur SMS (Singlemode-Multimode-Singlemode)," in Seminar
Nasional Sains dan Teknologi Terapan V , vol. 5, 2017.
[10] A.  C.  P.  Siregar,  "Rancang  Bangun  Sensor  Strain  Menggunakan Metode Interpolasi Lagrange Berbasis Serat Optik Berstruktur SMS (Singlemode-Multimode-Singlemode)  dan  OTDR." in Prosiding SENIATI , vol. 2, no. 2, 2016, p. 97-B.
[11] N. Tamimah, "Analisa Hubungan Laju Aliran Massa Pasir Terhadap Laju Erosi Pipa Pada Fasilitas Pengolahan Gas Bumi Menggunakan

## Journal of Computer and Information Systems Ampera
Vol. 4, No. 1, January 2023 | e-ISSN: 2775-2496
https://journal-computing.org/index.php/journal-cisa/index
Ni’matut Tamimah, Aslam Chitami Priawan Siregar | 21
Interpolasi  Lagrange." Scan:  Jurnal  Teknologi  Informasi  dan Komunikasi , vol. 14, no. 3, 2019, pp. 21-26.
[12] H. L. Ihwani, "Perancangan Sensor Arus Listrik Searah (DC) Berbasis Serat Optik Berstruktur Singlemode-Multimode-Singlemode (SMS) Menggunakan  Optical  Time  Domain  Reflectometer  (OTDR)," Surabaya: Jurusan Teknik Fisika-FTI-ITS, 2017.
[13] A.  C.  P.  Siregar,  and  D.  H.  Sulaksono,  "Perancangan  Sensor  Suhu menggunakan  Metode  Interpolasi  Lagrange  Berbasis  Serat  Optik Berstruktur  Sms  (Singlemode-Multimode-Singlemode)," JEEE-U
(Journal of Electrical and Electronic Engineering-UMSIDA) , vol. 1, no. 2, 2017, pp. 34-39.
[14] I.  Puspita, “Rancang  Bangun  Sensor  Beban  Berbasis  Serat  Optik Singlemode-Multimode-Singlemode  Menggunakan  High  Density Polyethylene  Sebagai  Material  Penahan  Beban” ,  Surabaya:
Surabaya: Diss. Institut Teknologi Sepuluh Nopember , 2014.
[15] A. C. P. Siregar, Fisika Dasar Jilid 2: Mekanika Lanjut, Sidoarjo: CV. Kanaka Media , vol. 2, 2022, pp. 61-84.
[16] A. C. P. Siregar, "Pendeteksian Pola Interferensi Cahaya Pada Serat Optik Multimode Graded Index Menggunakan OTDR (Optical Time Domain  Reflectometer)."  in Seminar  Nasional  Sains  dan  Teknologi Terapan III , vol. 3, 2015.
[17] D. H. Sulaksono and A. C. P. Siregar, "Komputasi Penentuan Kualitas pada  Fiber  Optik  Berdasarkan  Rugi  Daya  dengan  Gaussian  Naive Bayes  Menggunakan  Teknologi  CUDA," Jurnal  Iptek , vol.  22,  no.  2,
2018, pp. 35-42.