二十世纪中叶以前，国际单位制基本单位的量值通过实物计量基准来保存和复现的。实物基准一般是根据经典物理学原理，用某种特别稳定的实物来实现，如用铂铱合金做的千克原器定义质量的单位 kg,用一组饱和式韦斯顿标准电池的端电压的平均值保持电压单位伏特，用一组标准电阻线圈的电阻平均值保持电阻单位等。然而随着科技的发展，实物计量基准自身存在的缺点逐渐暴露出来，甚至不能满足一些高精尖行业的要求。
1、实物计量基准尽管选用的都是当时所能提供的最好的材料和工艺制成，满足了当时对于计量基准准确性和稳定性的要求，但实物基准做成以后，总有一些无法控制的影响因素慢慢改变其量值。例如该砝码尽管不易氧化，但其表面仍会吸附一些肉眼无法察觉的气体分子和其他杂物，甚至其内部也会吸附氢气等气体。这些过程使该砝码质量的增加量可能已达到了数十微克（1×10-8 以上)。仔细的清洗过程可以减少此种被吸附的杂物，但过一段时间又会发生类似过程。
2、使用实物计量基准，将一量值从最高等级传递到工作用计量器具，需要经过多次传递，传递工作复杂庞大，且经过多次传递，准确度也会不可避免的下降。
3、实物计量基准对环境要求非常高，长期保存过程中要保持其精度，难度相当大。
4、遇到地震，火灾，水灾，战争等，实物基准损坏后无法原样复原，之前连续保存的单位量值也会中断。
