Analisis Pengaruh Panjang Daerah Sensing dan Jenis Serat Optik pada Sensor Serat Optik untuk Mendeteksi Konsentrasi Dalam Air
Analysis of Sensing Region Length and Optical Fiber Type on the Performance of Fiber Optic Sensors for BPA Detection in Water
Sensor serat optik menjadi fokus penelitian karena keunggulannya dalam mendeteksi parameter lingkungan dengan sensitivitas tinggi, terutama untuk deteksi real-time zat berbahaya seperti Bisphenol-A (BPA) dalam air. Berdasarkan data BPOM, kadar migrasi BPA berkisar antara 0,05 hingga 0,6 ppm, sehingga pemantauan kualitas air menjadi penting. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh jenis serat optik, panjang daerah sensing, serta karakteristik sensor serat optik dalam mendeteksi konsentrasi BPA. Perangkat yang digunakan meliputi sumber cahaya laser 638 nm; serat optik dengan daerah tanpa cladding (daerah sensing); dan perangkat sensor yang terdiri dari fotodioda, Arduino Nano, power supply, dan pembagi tegangan. Variasi panjang daerah sensing yang digunakan adalah 0,5 cm; 1 cm; 1,5 cm; dan 2 cm, dengan variasi konsentrasi BPA 0,05 ppm; 0,5 ppm; 1 ppm; 1,5 ppm; dan 2 ppm pada suhu 28°C. Fotodioda mendeteksi cahaya yang melewati serat optik dan mengonversinya menjadi arus listrik, dengan hasil tegangan keluaran ditampilkan pada LCD. Data nilai tegangan keluaran diolah sehingga analisis menggunakan nilai desibel (dB). Hasil penelitian menunjukkan semakin panjang daerah sensing serat optik multimode, semakin menurun kinerja sensor dalam mendeteksi BPA akibat meningkatnya atenuasi. Namun, pada panjang daerah sensing 0,5 cm kinerja menurun karena interaksi terbatas dengan analit. Serat optik multimode dengan panjang daerah sensing 1 cm memiliki karakteristik optimal dengan rentang kerja 445,89 mV, sensitivitas 490,43 mV/ppm, dan resolusi 0,02 ppm. Sedangkan serat optik singlemode menunjukkan nilai desibel fluktuatif dan kurang efektif dalam mendeteksi BPA. Kesimpulannya, serat optik multimode lebih efektif untuk deteksi BPA dalam air dan berpotensi mengembangkan teknologi sensing yang hemat biaya dan mudah diakses untuk memantau kontaminan lingkungan.
Optical fiber sensors have gained attention due to their high sensitivity in detecting environmental parameters, especially for real-time monitoring of hazardous substances like Bisphenol-A (BPA) in water. According to BPOM data, BPA migration levels range from 0.05 to 0.6 ppm, emphasizing the importance of water quality monitoring. This study analyzes the effects of optical fiber types, sensing region lengths, and sensor characteristics in detecting BPA concentrations. The equipment includes a 638 nm laser light source, optical fibers with unclad regions (sensing region), and a sensor device comprising a photodiode, Arduino Nano, power supply, and voltage divider. The sensing region lengths varied from 0.5 cm, 1 cm, 1.5 cm, to 2 cm, with BPA concentrations of 0.05 ppm, 0.5 ppm, 1 ppm, 1.5 ppm, and 2 ppm at 28°C. The photodiode detects light passing through the optical fiber and converts it into an electric current, with the output voltage displayed on an LCD. The output voltage data is processed for analysis using decibel (dB) values. Results indicate that as the sensing region length of the multimode optical fiber increases, sensor performance in detecting BPA decreases due to increased attenuation. However, at a sensing region length of 0.5 cm, performance declines due to limited interaction with the analyte. The multimode optical fiber with a 1 cm sensing region length exhibits optimal characteristics with a working range of 445.89 mV, sensitivity of 490.43 mV/ppm, and a resolution of 0.02 ppm. Single-mode optical fibers show fluctuating decibel values and are less effective in detecting BPA. In conclusion, multimode optical fibers are more effective for BPA detection in water and hold potential for developing cost-effective and accessible sensing technology for environmental contaminant monitoring.