Norma (metrologia)

Międzynarodowy prototyp kilograma (IPK) to artefakt lub prototyp, który został określony jako mający masę dokładnie jednego kilograma.

W metrologii (nauce o pomiarach ) standard (lub etalon ) to obiekt , system lub eksperyment, który ma określony związek z jednostką miary wielkości fizycznej . Normy są podstawowym punktem odniesienia dla systemu miar i wag , z którym porównuje się wszystkie inne urządzenia pomiarowe. Historyczne wzorce długości , objętości i masy zostały określone przez wiele różnych organów, co spowodowało zamieszanie i niedokładność pomiarów. Nowoczesne pomiary są definiowane w odniesieniu do znormalizowanych na poziomie międzynarodowym obiektów odniesienia, które są używane w dokładnie kontrolowanych warunkach laboratoryjnych do określania jednostek długości, masy, potencjału elektrycznego i innych wielkości fizycznych.

Hierarchia standardów

Standardowe jednostki długości byłyby osadzone w kamieniach węgielnych kościołów lub ważnych budynków publicznych, tak aby wszyscy ludzie handlujący na danym obszarze mogli uzgodnić jednostki.

Istnieje trzypoziomowa hierarchia fizycznych standardów pomiarowych. Na szczycie drzewa znajdują się standardy nadrzędne — znane jako standardy podstawowe . Wzorce pierwotne są wykonane z najwyższą jakością metrologiczną i stanowią ostateczną definicję lub realizację ich jednostki miary. Historycznie jednostki miary były generalnie definiowane w odniesieniu do unikalnych artefaktów, które były podstawą prawną jednostek miary. Stałym trendem w metrologii jest eliminowanie jak największej liczby standardów artefaktów i zamiast tego definiowanie praktycznych jednostek miary w kategoriach podstawowych stałych fizycznych , jak wykazano za pomocą znormalizowanej techniki. Jedną z zalet eliminacji standardów artefaktów jest to, że wzajemne porównywanie artefaktów nie jest już wymagane. Kolejną zaletą byłoby to, że utrata lub uszkodzenie wzorców artefaktów nie zakłóciłoby systemu miar.

Kolejnym standardem jakości w hierarchii jest standard drugorzędny . Wzorce wtórne są kalibrowane w odniesieniu do wzorca pierwotnego.

Trzeci poziom wzorca, wzorca, który jest okresowo kalibrowany względem wzorca wtórnego, jest znany jako wzorzec roboczy . Wzorce robocze są używane do kalibracji komercyjnych i przemysłowych urządzeń pomiarowych.

Podstawowe standardy

Zestaw płytek wzorcowych służy jako wzorzec roboczy do sprawdzania kalibracji narzędzi pomiarowych, takich jak mikrometry .

Przykładem podstawowego wzorca był międzynarodowy prototyp kilograma (IPK), który był wzorcowym kilogramem i głównym wzorcem masy dla Międzynarodowego Układu Jednostek Miar (SI). IPK to jeden kilogram stopu platyny i irydu utrzymywany przez Międzynarodowe Biuro Miar (BIPM) w Sèvres we Francji.

Innym przykładem jest jednostka potencjału elektrycznego, wolt . Dawniej definiowano ją w kategoriach standardowych ogniw elektrochemicznych, co ograniczało stabilność i precyzję definicji. Obecnie wolt definiuje się w kategoriach mocy wyjściowej złącza Josephsona , która ma bezpośredni związek z podstawowymi stałymi fizycznymi.

W przeciwieństwie do tego, wzorzec odniesienia dla miernika nie jest już definiowany przez obiekt fizyczny (jak dawny międzynarodowy prototyp miernika (IPM) lub pierwotnie mètre des Archives ). W 1983 roku miernik standardowy został ponownie zdefiniowany jako odległość, jaką pokonuje światło w próżni w ciągu 1/299 792 458 sekundy .

Wtórne wzorce odniesienia

Wtórne wzorce odniesienia są bardzo bliskimi przybliżeniami pierwotnych wzorców odniesienia. Na przykład główne krajowe laboratoria pomiarowe, takie jak amerykański Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST), będą przechowywać kilka „standardowych” kilogramów, które są okresowo kalibrowane względem IPK i siebie nawzajem.

Normy pracy

Warsztat mechaniczny będzie miał fizyczne wzorce robocze ( na przykład płytki wzorcowe ), które są używane do sprawdzania jego przyrządów pomiarowych. Normy robocze i certyfikowane materiały odniesienia stosowane w handlu i przemyśle mają identyfikowalny związek z normami drugorzędnymi i podstawowymi.

Oczekuje się, że standardy pracy ulegną pogorszeniu i nie będą już uważane za identyfikowalne z normą krajową po upływie określonego czasu lub wygaśnięcia liczby zastosowań.

Normy laboratoryjne

Organizacje krajowe dostarczają laboratoriom kalibracyjnym i prywatnym laboratoriom przemysłowym elementy, procesy i/lub certyfikację, aby mogły zapewnić certyfikowaną identyfikowalność z normami krajowymi. (W Stanach Zjednoczonych NIST prowadzi program NVLAP.) Te wzorce laboratoryjne są przechowywane w kontrolowanych warunkach w celu zachowania ich precyzji i używane jako odniesienie do kalibracji i tworzenia wzorców roboczych. Czasami są one (niepoprawnie) nazywane „standardami drugorzędnymi” ze względu na ich wysoką jakość i przydatność referencyjną.

Zobacz też