En metrología (la ciencia de la medición ), un estándar (o etalón ) es un objeto , sistema o experimento que tiene una relación definida con una unidad de medida de una cantidad física . [1] Los estándares son la referencia fundamental para un sistema de pesos y medidas , con la que se comparan todos los demás dispositivos de medición. Los estándares históricos para longitud , volumen y masa fueron definidos por muchas autoridades diferentes, lo que resultó en confusión e inexactitud de 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 cantidades físicas.
Existe una jerarquía de tres niveles de estándares de medición física. En la parte superior del árbol se encuentran los estándares maestros, conocidos como estándares primarios . Los estándares primarios se elaboran con la más alta calidad metrológica y son 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 eran la base legal de las unidades de medida. Una tendencia continua en metrología es eliminar la mayor cantidad posible de los estándares de 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 estándares de artefactos es que ya no se requiere la intercomparación de artefactos. Otra ventaja sería que la pérdida o el daño de los estándares de 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 contra 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 era el kilogramo maestro y el patrón de masa primario del Sistema Internacional de Unidades (SI). El IPK es una masa de un kilogramo de una aleación de platino e iridio que mantiene la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) en Sèvres, Francia.
Otro ejemplo es la unidad de potencial eléctrico, el voltio . Antiguamente se definía en términos de baterías electroquímicas de celdas estándar , lo que limitaba la estabilidad y precisión de la definición. Actualmente, el voltio se define en términos de la salida de una unión Josephson , [3] que guarda una relación directa con las constantes físicas fundamentales.
En cambio, el patrón de referencia del metro ya no está definido por un objeto físico (como el antiguo prototipo internacional del metro (IPM) o, originalmente, el metro de los Archivos ). En 1983, el metro estándar se redefinió como la distancia que recorre la luz en el vacío durante 1/299 792 458 de segundo. [4]
Los patrones de referencia secundarios son aproximaciones muy cercanas a los patrones de referencia primarios. Por ejemplo, los principales laboratorios de medición nacionales, como el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de los Estados Unidos , tienen varios kilogramos "patrón nacional", que se calibran periódicamente con el IPK y entre sí. [5]
Un taller de máquinas contará con patrones de trabajo físicos ( bloques patrón, por ejemplo) que se utilizan para verificar 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 secundarios y primarios.
Se espera que los estándares de trabajo se deterioren y ya no se consideren rastreables a un estándar nacional [6] después de que expire un período de tiempo o un recuento de uso. [7]
Las organizaciones nacionales proporcionan a los laboratorios de calibración y a los laboratorios industriales privados elementos, procesos y/o certificación para que puedan proporcionar una trazabilidad certificada a los estándares nacionales. (En los Estados Unidos, el NIST opera el programa NVLAP. [8] ) Estos estándares de laboratorio se mantienen en condiciones controladas para mantener su precisión y se utilizan como referencia para la calibración y la creación de estándares de trabajo. [9] A veces se los llama (incorrectamente) "estándares secundarios" debido a su alta calidad e idoneidad de referencia.