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

Den huvudsakliga och enda typen exempel på EMF-mått för närvarande är de normala grundämnen, mättade och omättade (så kallat kadmium).

De vanligaste "normala" föremålen är:

• Westons kvicksilver-kadmium element;

• kvicksilver-zinkamalgam Clark element;

• Rutin zink normalt element.

Det första normala mättade grundämnet skapades av den amerikanske kemisten Edward Weston (1850 — 1936). 1908 antogs dessa element för användning i metrologiska ändamål.

En normal mättad cell består av ett H-format glasskal fyllt med vissa ämnen inuti, förseglat i de övre ändarna och med platinatrådar lödda till botten av var och en av dess grenelektroder.

Diagram över normala element av Edward Weston

Den "positiva" grenen, som har två förträngningar i sin nedre del, har följande fyllning: 1 — kvicksilver (till den första förträngningen); 2 — Depolariserande pasta bestående av en blandning av krossade kristaller av kadmiumsulfat CdSO4 8/332O och kvicksilversulfat Hg2SC4; 3 — kristaller av kadmiumsulfat.

"Negativ" gren har en fyllning: 4 - kadmiumamalgam (12% kadmium, 88% kvicksilver) och 3 ' - kristaller av kadmiumsulfat, som i den positiva grenen.

De mellersta delarna av de två grenarna är fyllda med en mättad vattenlösning av kadmiumsulfat - 5.

De förträngningar som görs i de nedre delarna av kärlets två grenar tjänar till att förhindra blandning av beståndsdelarna i fyllningen av elementet i händelse av att det skakar.

Med strikt iakttagande av den etablerade produktionstekniken är det möjligt att erhålla normala (mättade) element med en hög grad av enhetlighet när det gäller deras mätegenskaper.

EMF-värdena för normala Weston-element passar inom mycket snäva gränser - från cirka 1,0185 V till 1,0187 V vid en elementtemperatur lika med + 20 ° C, d.v.s. avvikelsen i EMF för enskilda element överstiger inte 200 μV.

En mycket viktig egenskap hos normala Weston-celler är den höga stabiliteten hos EMF-värdet för varje enskild cell under korrekta förhållanden för lagring och användning. EMF-värdet för ett normalt element kan förbli oförändrat i många år med en noggrannhet på några tiotals mikrovolt.

EMF-värdet för ett normalt element är ganska starkt, men det beror naturligtvis på temperaturen.

Normala mättade element har ett inre motstånd på 500 — 1000 Ohm och bör under inga omständigheter belastas med en ström som är större än 1 μA, annars kan värdet på deras EMF bli instabilt.

Det är till exempel omöjligt att mäta EMF för ett normalt element med hjälp av en voltmeter, eftersom den senare måste ha ett inre motstånd på åtminstone några megaohm. När du kopplar in en voltmeter med lägre resistans kommer det normala elementet att misslyckas.

Omättade normala element i deras struktur skiljer sig från mättade huvudsakligen endast genom att vid temperaturer över + 4 ° C är kadmiumsulfatlösningen i dem omättad, fria kristaller saknas.

Eftersom de omättade elementen huvudsakligen är avsedda för bärbara mätare, förs tunna korkar in i det inre av glashusen nära ytorna av kadmiumamalgamet i en gren och den depolariserande pastan i den andra grenen. På grund av sin porositet hindrar dessa pluggar inte de elektrolytiska processerna i cellen och förhindrar samtidigt blandning av cellens komponenter, även när cellen är inverterad.

Omättade element skiljer sig från mättade element genom deras mätegenskaper:

• betydligt lägre temperaturberoende av EMF, endast 2 — 3 μV per 1 ° C, d.v.s. 15 — 20 gånger mindre än för mättade element, vilket är deras främsta fördel;

• något högre värde på EMF: 1,0185 - 1,0195 V vid 20 ° C och lägre inre motstånd;

• mycket lägre stabilitet hos EMF, särskilt under förhållanden för deras regelbundna användning;

• högre tillåten strömbelastning — upp till 10 μA — på grund av de lägre kraven på noggrannheten i återgivningen av EMF-värdet.

Enligt GOST produceras mättade element i två klasser - I och II, omättade element produceras som klass III-element.

Klass I-element bör inneslutas i metallperforerade höljen och tillåtas nedsänkas i bad fyllda med torr transformatorolja för att utjämna temperaturen på elementgrenarna.

Klass II-föremål ska vara inneslutna i trä- eller plasthöljen och tillåta att temperaturen inuti höljet kan mätas med en termometer.

Klass III omättade element ska inneslutas i plast- eller metallhöljen av speciell form, med ett speciellt arrangemang av klämskruvar anpassade för att montera dessa element i bärbara eller stationära mätinstrument och instrument.

Utöver ovanstående försiktighetsåtgärder som krävs vid användning av normala klass I- och II-element, måste ett antal andra förhållanden iakttas; flytta dem inte från plats till plats och utsätt dem inte för stötar, välta, använd dem inte tidigare än några dagar efter transporten eller efter plötsliga temperaturfluktuationer.

Under drift måste Weston normala element skyddas särskilt från ojämn uppvärmning eller kylning av deras grenar - under påverkan av solljus, närliggande värmare eller kalla fönster på vintern.