Etalon – täpsus, mis on jälgitav

07/05/2021

Enamik mõõtühikuid on tuletatud ajaloolistest kokkulepetest, sest miski looduses ei dikteeri, kui pikk peaks olema meeter, toll või isegi jalg (need on ju meil erineva suurusega). Erinevad etalonid kujunesid välja nii mugavuse kui ka vajaduse tõttu. Ühised kriteeriumid aitasid luua mõõtmisi reguleerivaid seadusi, et näiteks vältida kaubanduses pettusi, toetada tootmist jms. Samamoodi on etalonide tänapäevane ülesanne tagada mõõtmetulemuste jälgitavus ja usaldusväärsus.

Mis on etalon?

Etalon on materiaalmõõt, mõõteriist, etalonaine või mõõtesüsteem, mida kasutatakse mõõtühiku või sama liiki suuruse mõnede teiste väärtuste määratlemiseks, realiseerimiseks, säilitamiseks või edastamiseks. Etalonaine on materjal või aine, mille ühe või mitme omaduse väärtused on piisavalt ühetaolised ja täpselt määratud, et kasutada seda mõõtevahendite kalibreerimisel, mõõtemeetodi hindamisel, materjali või aine omadusele väärtuse omistamisel. (1) See on ette nähtud mõõtühiku või sama liiki suuruse mõnede teiste väärtuste määratlemiseks, realiseerimiseks või säilitamiseks, tagades mõõtetulemuse jälgitavuse (2). Jälgitavus on mõõtetulemuse või etaloni väärtuse omadus, mis võimaldab seda seostada riigi- või rahvusvahelise etaloniga katkematu võrdlusahela (seosahela) kaudu, kusjuures ahela kõikidel lülidel on teadaolev mõõtemääramatus (1).

Kuidas etalonide kasutus alguse sai?

Kirjalikke tõendeid varaseimate kaalu- ja mõõtesüsteemide kohta võib leida kolm või neli aastatuhat eKr. Ka vanimad tsivilisatsioonid vajasid põllumajanduse, ehituse ja kaubanduse jaoks mõõtmisi. Esimesed ühtlustatud mõõdud olid arvatavasti rakendatud ainult ühes kogukonnas või piirkonnas, kus töötati välja oma pikkuse, pindala, mahu ja massi ühikud. Sageli olid sellised süsteemid tihedalt seotud ühe kasutusvaldkonnaga. Näiteks kuivade terade puhul kasutatud ruumala mõõtmed ei olnud seotud vedelike mõõtmetega ega omanud erilist seost riide või maa mõõtmiseks kasutatud pikkusühikutega. Seoses tootmistehnoloogiate arenguga ja kogukondade vahelise ning lõpuks kogu ülemaailmse kaubavahetuse kasvava tähtsusega muutusid ühtsed arusaamad mõõtmistest järjest olulisemaks. Alates 18. sajandist hakati välja töötama moderniseerituid, lihtsustatuid ja ühtseid kaalu- ja mõõtesüsteeme, mille põhiüksused olid metroloogiateaduses üha täpsemate meetoditega määratletud. (3)

Tänapäeval on etalonide loomiseks kasutusel rahvusvaheline mõõtühikute süsteem (Système International d’Unités), lühendiga SI, mis lähtub Kaalude ja Mõõtude peakonverentsi (Conférence générale des poids et mesures, CGPM) kehtestatud seitsmest põhiühikust, milleks on meeter, kilogramm, sekund, amper, kelvin, mool ja kandela. Ühikute definitsioonid põhinevad fundamentaalkonstantide fikseeritud arvväärtustel. Fikseeritud väärtused võimaldavad põhiühikute arvväärtuste täpset väljendamist. (5)

Millised on erinevad etalonid?

Tänapäeval on Eestis põhiliselt kasutusel SI-süsteemi põhiühikud nagu meeter, kilogramm, sekund, amper, kelvin, mool ja kandela. See aga ei tähenda, et meil täna huvitavaid mõõtühikuid kasutusel ei oleks.

Primaaretalon

Kõige paremate metroloogiliste omadustega on rahvusvaheline etalon ehk primaaretalon, mis on aluseks väärtuse omistamisel vaadeldava suuruse teistele etalonidele. Rahvusvahelise etaloni olemasolu korral saab koostada jälgitavusahela, mida kasutatakse iga mõõtevahendi metroloogiliste omaduste sidumiseks vastava suuruse primaaretaloniga. (2)

Riigietalon

See etalon on õigusaktiga tunnistatud selles riigis väärtuse omistamisel vaadeldava suuruse teiste etalonide aluseks. Tegu on riigi omanduses oleva etaloniga, mille säilitamisse ja arendamisse riik panustab ka rahaliselt. Riigietaloni labori ülesandeid täidab AS Metrosert, kellega Majandus- ja Kommunikatsiooniministeerium on sõlminud halduslepingu. (4)

Tugietalon

Tugietalon on vaadeldavas paikkonnas või organisatsioonis parimate metroloogiliste omadustega ja sellele tugineb mõõtmine konkreetses paikkonnas või organisatsioonis. Riigietaloni puudumisel võib metroloogia toimimiseks olulises valdkonnas määrata tugietaloni, arvestades olemasolevat pädevust ja ressurssi. Tugietalon kuulub tugietaloni laborile ja tugietaloni nimetamisega tunnustatakse tugietaloni labori kalibreerimisvõimekust. Tugietaloni laboriteks on Tartu Ülikooli Katsekoda, kus säilitatakse õhu liikumise kiiruse ja suhtelise õhuniiskuse tugietalone (4) ja AS Metrosert, kus säilitatakse ülerõhu, valgustiheduse, spektraalse läbipaistvuse, etanooli sisalduse ja elektrilise võimsuse mõõtmise tugietalone (9).

Tööetalon

Tööetalon on etalon, mille abil kantakse mõõtühik üle taadeldavale mõõtevahendile. Tööetalon on tavaliselt kalibreeritud tugietaloni suhtes.

Eesti riigietalonid

Eesti Vabariigil on neli riigietaloni, millega saab mõõtmisi kontrollida neljas mõõtevaldkonnas – massis, pikkuses, temperatuuris ja elektrilistes suurustes. Õhu liikumise kiiruse, õhuniiskuse, ülerõhu, valgustiheduse, spektraalse läbipaistvuse, etanooli sisalduse ja elektrilise võimsuse mõõtmiseks kasutab riik aga tugietalone (7).
Tänu riigietalonidele saab vihte kalibreerida piirkonnas 1 mg…50 kg, otsmõõte piirkonnas 0,5 mm…1 m, mõõdulinte piirkonnas 1 mm…120 m, plaatinatakistustermomeetrite ja numbernäiduga termomeetreid viies kinnispunktis (Hg, H2O, Ga, Sn ja Zn) ja võrdlusmeetodil piirkonnas (‑80…+400) °C, pingeallikaid tugiväärtustel 1 V; 1,018 V ja 10 V, pingeallikaid piirkonnas 10 mV…1 kV ning elektrilisi takistusi nimiväärtustel 1 mΩ…10 kΩ (8).

Riigietalonide võimekuse säilitamine ja kasutamine

Etalonide mõõtevõime tagamisel on võrdselt tähtsad kolm tegurit: seadmed,laboritingimused ja personal. Riigietalonide säilitamine on riigietaloni laborite ülesannete täitmise seas üks ressursimahukamatest tegevustest, kuid tagab ülitäpse mõõtevõime.

Riigietalone säilitatakse mõõteseaduse nõuetele vastavas riigietaloni laboris, kellega Majandus- ja Kommunikatsiooniministeerium on sõlminud halduslepingu. Riigietaloni säilitamise, kasutamise, arendamise ja kontrollimise meetmed ning protseduurid peavad olema kooskõlas rahvusvahelise praktikaga ja asjakohaste standarditega.

Riigietaloni labor AS Metrosert on Euroopa metroloogiainstituute ühendava assotsiatsiooni EURAMET e.V. täisliige ja ühinenud Meetrikonventsiooni raames vastastikuse tunnustamise leppega CIPM MRA (Mutual Recognition Arrangement of national measurement standards and of calibration and measurement certificates issued by national metrology institutes), kust tulenevast rahvusvahelisest praktikast lähtutakse riigietalonide säilitamise, kasutamise, arendamise ja kontrollimise meetmete ning protseduuride välja töötamisel. (4)

Allikad: