Estándar (metrología)

En metrología (la ciencia de la medición ), un patrón (o etalón ) es un objeto , sistema o experimento que guarda una relación definida con una unidad de medida de una magnitud física . ^{[ 1 ]} Los patrones son la referencia fundamental para un sistema de pesos y medidas , con el cual se comparan todos los demás instrumentos de medición. Los patrones históricos de longitud , volumen y masa fueron definidos por diversas autoridades, lo que generó confusión e inexactitud en las mediciones. Las mediciones modernas se definen en relación con objetos de referencia estandarizados internacionalmente, que se utilizan en condiciones de laboratorio cuidadosamente controladas para definir las unidades de longitud, masa, potencial eléctrico y otras magnitudes físicas.

Existe una jerarquía de tres niveles de patrones de medición física. En la cima se encuentran los patrones maestros, conocidos como patrones primarios . Estos patrones primarios se fabrican con la máxima calidad metrológica y constituyen la definición o realización definitiva de su unidad de medida. ^{[ 2 ]} Históricamente, las unidades de medida se definían generalmente con referencia a artefactos únicos, que constituían la base legal de dichas unidades. Una tendencia actual en metrología es eliminar la mayor cantidad posible de patrones basados ​​en artefactos y, en su lugar, definir unidades de medida prácticas en términos de constantes físicas fundamentales , como lo demuestra la técnica estandarizada. Una ventaja de la eliminación de los patrones basados ​​en artefactos es que ya no se requiere la intercomparación entre ellos. Otra ventaja es que la pérdida o el daño de los patrones basados ​​en artefactos no interrumpiría el sistema de medidas.

El siguiente estándar de calidad en la jerarquía se conoce como estándar secundario . Los estándares secundarios se calibran con referencia a un estándar primario. ^{[ 2 ]}

El tercer nivel de estándar, un estándar que se calibra periódicamente con respecto a un estándar secundario, se conoce como estándar de trabajo . ^{[ 2 ]} Los estándares de trabajo se utilizan para la calibración de equipos de medición comerciales e industriales.

Un ejemplo de patrón primario fue el prototipo internacional del kilogramo (IPK), que fue el kilogramo maestro y el patrón de masa primario para el Sistema Internacional de Unidades (SI). El IPK es una masa de un kilogramo de una aleación de platino-iridio mantenida por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) en Sèvres , Francia. Fue el último objeto físico que definió las unidades del SI hasta la revisión de 2019 del SI . ^{[ 3 ]}

Otro ejemplo es la unidad de potencial eléctrico, el voltio . Anteriormente, se definía en términos de baterías electroquímicas estándar , lo que limitaba la estabilidad y precisión de la definición. Ahora, el voltio se define en términos de la salida de una unión Josephson , ^{[ 4 ]} que guarda una relación directa con constantes físicas fundamentales.

El estándar de referencia para el metro ya no se define por un objeto físico (como el antiguo prototipo internacional del metro (IPM) o originalmente el mètre des Archives ). En 1983, el metro estándar se redefinió como la distancia que recorre la luz en el vacío durante 1/299 792 458 de segundo. ^{[ 5 ]}

Los patrones de referencia secundarios son aproximaciones muy cercanas de los patrones de referencia primarios. Por ejemplo, los principales laboratorios nacionales de metrología, como el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE. UU. , disponen de varios kilogramos "patrón nacional", que se calibran periódicamente con respecto al IPK y entre sí. ^{[ 6 ]}

Un taller mecánico dispone de patrones de trabajo físicos ( por ejemplo , bloques patrón ) que se utilizan para comprobar sus instrumentos de medición. Los patrones de trabajo y los materiales de referencia certificados que se utilizan en el comercio y la industria tienen una relación trazable con los patrones primarios y secundarios.

Se espera que los estándares de trabajo se deterioren y que ya no se consideren trazables a un estándar nacional ^{[ 7 ]} después de que expire un período de tiempo o un número de usos. ^{[ 8 ]}

Las organizaciones nacionales proporcionan a los laboratorios de calibración e industriales privados artículos, procesos y/o certificación para que puedan ofrecer trazabilidad certificada a estándares nacionales. (En Estados Unidos, el NIST gestiona el programa NVLAP. ^{[ 9 ]} ) Estos estándares de laboratorio se conservan en condiciones controladas para mantener su precisión y se utilizan como referencia para la calibración y la creación de estándares de trabajo. ^{[ 10 ]} A veces se les denomina (erróneamente) "estándares secundarios" debido a su alta calidad e idoneidad como referencia.

• Historia de la medición
• Sistema Internacional de Unidades
• Balance de croquetas
• Incertidumbre de medición
• Medición
• Instrumento de medición
• Metro
• Normalización
• Norma técnica
• Unidad de medida
• Revisión de 2019 del SI