Weston's Normal Element — Stress Standard and Stress Reference in Metrology

Den viktigste og eneste typen eksempel på EMF-mål for tiden er de normale grunnstoffer, mettede og umettede (såkalt kadmium).

De vanligste "normale" varene er:

• Westons kvikksølv-kadmium element;

• kvikksølv-sink amalgam Clark element;

• Rutin sink normalt element.

Det første normale mettede grunnstoffet ble skapt av den amerikanske kjemikeren Edward Weston (1850 — 1936). I 1908 ble disse elementene tatt i bruk for bruk i metrologiske formål.

En normal mettet celle består av et H-formet glassskall fylt med visse stoffer inni, forseglet i de øvre endene, og med platinatråder loddet til bunnen av hver av grenelektrodene.

Diagram over normale elementer av Edward Weston

Den "positive" grenen, som har to innsnevringer i sin nedre del, har følgende fylling: 1 — kvikksølv (opp til den første innsnevringen); 2 — depolariserende pasta bestående av en blanding av knuste krystaller av kadmiumsulfat CdSO4 8/332O og kvikksølvsulfat Hg2SC4; 3 - krystaller av kadmiumsulfat.

"Negativ" gren har en fylling: 4 - kadmiumamalgam (12% kadmium, 88% kvikksølv) og 3 ' - krystaller av kadmiumsulfat, som i den positive grenen.

De midtre delene av de to grenene er fylt med en mettet vandig løsning av kadmiumsulfat - 5.

Innsnevringene som er gjort i de nedre delene av de to grenene av karet tjener til å forhindre blanding av bestanddelene av fyllingen av elementet i tilfelle det rister.

Med streng overholdelse av den etablerte produksjonsteknologien er det mulig å oppnå normale (mettede) elementer med høy grad av ensartethet når det gjelder deres måleegenskaper.

EMF-verdiene til normale Weston-elementer passer innenfor svært smale grenser - fra omtrent 1,0185 V til 1,0187 V ved en elementtemperatur lik + 20 ° C, det vil si at avviket i EMF til individuelle elementer ikke overstiger 200 μV.

En svært viktig egenskap til normale Weston-celler er den høye stabiliteten til EMF-verdien til hver enkelt celle under riktige forhold for lagring og bruk. EMF-verdien til et normalt element kan forbli uendret i mange år med en nøyaktighet på noen titalls mikrovolt.

EMF-verdien til et normalt grunnstoff er ganske sterk, men det avhenger naturligvis av temperaturen.

Normale mettede elementer har en indre motstand på 500 — 1000 Ohm og bør under ingen omstendigheter belastes med en strøm større enn 1 μA, ellers kan verdien av deres EMF bli ustabil.

Det er for eksempel umulig å måle EMF til et normalt element ved hjelp av et voltmeter, siden sistnevnte må ha en indre motstand på minst noen få megaohm. Når du kobler til et voltmeter med lavere motstand, vil det normale elementet svikte.

Umettede normale elementer i deres struktur skiller seg fra mettede hovedsakelig ved at ved temperaturer over + 4 ° C er kadmiumsulfatløsningen i dem umettet, frie krystaller er fraværende.

Siden de umettede elementene hovedsakelig er beregnet på bærbare målere, settes tynne korker inn i det indre av glasskassene nær overflatene til kadmiumamalgam i den ene grenen og den depolariserende pastaen i den andre grenen. På grunn av deres porøsitet hindrer ikke disse pluggene de elektrolytiske prosessene i cellen og forhindrer samtidig blanding av cellens komponenter, selv når cellen er invertert.

Umettede elementer skiller seg fra mettede elementer ved deres måleegenskaper:

• betydelig lavere temperaturavhengighet av EMF, bare 2 — 3 μV per 1 ° C, dvs. 15 - 20 ganger mindre enn for mettede elementer, som er deres viktigste fordel;

• litt høyere verdi av EMF: 1,0185 - 1,0195 V ved 20 ° C og lavere indre motstand;

• mye lavere stabilitet av EMF, spesielt under forholdene for regelmessig bruk;

• høyere tillatt strømbelastning — opptil 10 μA — på grunn av de lavere kravene til nøyaktigheten av gjengivelsen av EMF-verdien.

I følge GOST produseres mettede elementer i to klasser - I og II, umettede elementer produseres som klasse III-elementer.

Klasse I-elementer bør omsluttes i metallperforerte foringsrør og tillates nedsenket i bad fylt med tørr transformatorolje for å utjevne temperaturen på elementgrenene.

Klasse II gjenstander må være innelukket i tre- eller plasthylser og la temperaturen inne i hylsteret måles med et termometer.

Umettede elementer i klasse III skal være innelukket i plast- eller metallhus av spesiell form, med et spesielt arrangement av klemskruer tilpasset for montering av disse elementene i bærbare eller stasjonære måleinstrumenter og instrumenter.

I tillegg til de ovennevnte forholdsreglene som kreves ved bruk av normale klasse I- og II-elementer, må en rekke andre forhold overholdes; ikke flytt dem fra sted til sted og ikke utsett dem for støt, velt, ikke bruk dem tidligere enn noen få dager etter transport eller etter plutselige temperatursvingninger.

Under drift må Weston normale elementer være spesielt beskyttet mot ujevn oppvarming eller avkjøling av grenene deres - under påvirkning av sollys, nærliggende varmeovner eller kalde vinduer om vinteren.