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

Den vigtigste og eneste type prøve EMF-mål i øjeblikket er de normale grundstoffer, mættede og umættede (såkaldt cadmium).

De mest almindelige "normale" varer er:

• Westons kviksølv-cadmium-element;

• kviksølv-zinkamalgam Clark-element;

• Rutin zink normalt element.

Det første normale mættede grundstof blev skabt af den amerikanske kemiker Edward Weston (1850 — 1936). I 1908 blev disse elementer vedtaget til brug i metrologiske formål.

En normal mættet celle består af en H-formet glasskal fyldt med visse stoffer indeni, forseglet i de øvre ender og med platintråde loddet til bunden af ​​hver af dens grenelektroder.

Diagram over normale elementer af Edward Weston

Den "positive" gren, som har to indsnævringer i sin nederste del, har følgende fyldning: 1 — kviksølv (indtil den første indsnævring); 2 — depolariserende pasta bestående af en blanding af knuste krystaller af cadmiumsulfat CdSO4 8/332O og kviksølvsulfat Hg2SC4; 3 - krystaller af cadmiumsulfat.

"Negativ" gren har en fyldning: 4 - cadmiumamalgam (12% cadmium, 88% kviksølv) og 3' - krystaller af cadmiumsulfat, som i den positive gren.

De midterste dele af de to grene er fyldt med en mættet vandig opløsning af cadmiumsulfat - 5.

Indsnævringerne i de nedre dele af beholderens to grene tjener til at forhindre sammenblanding af bestanddelene af fyldningen af ​​elementet i tilfælde af dets rystning.

Med nøje overholdelse af den etablerede produktionsteknologi er det muligt at opnå normale (mættede) elementer med en høj grad af ensartethed med hensyn til deres måleegenskaber.

EMF-værdierne for normale Weston-elementer passer inden for meget snævre grænser - fra omkring 1,0185 V til 1,0187 V ved en elementtemperatur lig med + 20 ° C, dvs. uoverensstemmelsen i de enkelte elementers EMF overstiger ikke 200 μV.

En meget vigtig egenskab ved normale Weston-celler er den høje stabilitet af EMF-værdien af ​​hver enkelt celle under korrekte opbevarings- og brugsbetingelser. EMF-værdien af ​​et normalt element kan forblive uændret i mange år med en nøjagtighed på nogle få tiere mikrovolt.

EMF-værdien for et normalt grundstof er ret stærk, men det afhænger naturligvis af temperaturen.

Normale mættede elementer har en indre modstand på 500 — 1000 Ohm og bør under ingen omstændigheder belastes med en strøm større end 1 μA, ellers kan værdien af ​​deres EMF blive ustabil.

Det er for eksempel umuligt at måle EMF af et normalt element ved hjælp af et voltmeter, da sidstnævnte skulle have en indre modstand på mindst et par megaohm. Når du tilslutter et voltmeter med en lavere modstand, vil det normale element svigte.

Umættede normale elementer i deres struktur adskiller sig fra mættede hovedsageligt kun ved, at ved temperaturer over + 4 ° C er cadmiumsulfatopløsningen i dem umættet, frie krystaller er fraværende.

Da de umættede elementer hovedsageligt er beregnet til bærbare målere, indsættes tynde propper i det indre af glaskasserne nær overfladerne af cadmiumamalgam i den ene gren og den depolariserende pasta i den anden gren. På grund af deres porøsitet hæmmer disse propper ikke de elektrolytiske processer i cellen og forhindrer samtidig sammenblanding af cellens komponenter, selv når cellen er omvendt.

Umættede elementer adskiller sig fra mættede elementer ved deres måleegenskaber:

• væsentligt lavere temperaturafhængighed af EMF, kun 2 — 3 μV pr. 1 ° C, dvs. 15 — 20 gange mindre end mættede elementer, hvilket er deres største fordel;

• lidt højere værdi af EMF: 1,0185 - 1,0195 V ved 20 ° C og lavere indre modstand;

• meget lavere stabilitet af EMF, især under betingelserne for deres regelmæssige brug;

• højere tilladt strømbelastning — op til 10 μA — på grund af de lavere krav til nøjagtigheden af ​​gengivelsen af ​​EMF-værdien.

Ifølge GOST produceres mættede elementer i to klasser - I og II, umættede elementer produceres som klasse III-elementer.

Klasse I-elementer bør indkapsles i metalperforerede huse og have lov til at blive nedsænket i bade fyldt med tør transformerolie for at udligne temperaturen af ​​elementgrenene.

Klasse II emner skal være indesluttet i træ- eller plastikhylstre og tillade, at temperaturen inde i huset kan måles med et termometer.

Klasse III umættede elementer skal være indesluttet i plast- eller metalhuse af speciel form, med et særligt arrangement af klemskruer tilpasset til montering af disse elementer i bærbare eller stationære måleinstrumenter og instrumenter.

Ud over de ovennævnte forholdsregler, der kræves ved brug af normale klasse I- og II-elementer, skal en række andre forhold overholdes; flyt dem ikke fra sted til sted og udsæt dem ikke for stød, vælt, brug dem ikke tidligere end et par dage efter deres transport eller efter pludselige temperaturudsving.

Under drift skal Weston normale elementer være særligt beskyttet mod ujævn opvarmning eller afkøling af deres grene - under påvirkning af sollys, nærliggende varmeapparater eller kolde vinduer om vinteren.