Weston'ın Normal Elemanı - Metrolojide Stres Standardı ve Stres Referansı

Ana ve tek tip örnek EMF önlemleri şu anda normal elementler, doymuş ve doymamış (kadmiyum olarak adlandırılır).

En yaygın "normal" öğeler şunlardır:

• Weston'ın cıva-kadmiyum elementi;

• cıva-çinko karışımı Clark elementi;

• Rutin çinko normal element.

İlk normal doymuş element, Amerikalı kimyager Edward Weston (1850-1936) tarafından yaratıldı. 1908'de bu unsurlar metrolojik amaçlarla kullanılmak üzere kabul edildi.

Normal bir doymuş hücre, içinde belirli maddelerle doldurulmuş, üst uçları sızdırmaz hale getirilmiş ve dal elektrotlarının her birinin tabanına lehimlenmiş platin tellerle dolu H şeklinde bir cam kabuktan oluşur.

Normal elementlerin diyagramı, Edward Weston

Alt kısmında iki daralma bulunan "pozitif" dal aşağıdaki dolguya sahiptir: 1 — cıva (ilk daralmaya kadar); 2 — ezilmiş kadmiyum sülfat CdS04 8/332O kristalleri ve cıva sülfat Hg2SC4 karışımından oluşan depolarize edici macun; 3 — kadmiyum sülfat kristalleri.

"Negatif" dalın bir dolgusu vardır: 4 - kadmiyum amalgamı (% 12 kadmiyum,% 88 cıva) ve 3' - pozitif dalda olduğu gibi kadmiyum sülfat kristalleri.

İki dalın orta kısımları, doymuş sulu bir kadmiyum sülfat - 5 çözeltisi ile doldurulur.

Kabın iki kolunun alt kısımlarında yapılan daraltmalar, sallanması durumunda elemanın dolgusunu oluşturan parçaların birbirine karışmasını önlemeye yarar.

Yerleşik üretim teknolojisine sıkı sıkıya bağlı kalarak, ölçüm özellikleri açısından yüksek derecede tekdüzeliğe sahip normal (doymuş) elementler elde etmek mümkündür.

Normal Weston elemanlarının EMF değerleri, + 20 ° C'ye eşit bir eleman sıcaklığında yaklaşık 1.0185 V ila 1.0187 V arasında çok dar sınırlar içindedir, yani. bireysel elemanların EMF'sindeki tutarsızlık 200 μV'yi geçmez.

Normal Weston hücrelerinin çok önemli bir özelliği, uygun depolama ve kullanım koşulları altında her bir hücrenin EMF değerinin yüksek kararlılığıdır. Normal bir elementin EMF değeri, birkaç on mikrovolt hassasiyetle yıllarca değişmeden kalabilir.

Normal bir elementin EMF değeri oldukça güçlüdür, ancak doğal olarak sıcaklığa bağlıdır.

Normal doymuş elemanların iç direnci 500 - 1000 Ohm'dur ve hiçbir koşulda 1 μA'dan daha büyük bir akımla yüklenmemelidir, aksi takdirde EMF'lerinin değeri kararsız hale gelebilir.

Örneğin, normal bir elemanın EMF'sini bir voltmetre kullanarak ölçmek imkansızdır, çünkü ikincisinin en az birkaç megohm'luk bir iç direnci olması gerekir. Daha düşük dirençli bir voltmetre taktığınızda, normal eleman arızalanır.

Yapılarındaki doymamış normal elementler, esas olarak yalnızca + 4 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda içlerindeki kadmiyum sülfat çözeltisinin doymamış olması, serbest kristallerin olmaması bakımından doymuş olanlardan farklıdır.

Ayrıca, doymamış elementler esas olarak portatif sayaçlar için tasarlandığından, cam kasaların iç kısmına, bir koldaki kadmiyum amalgam ve diğer koldaki depolarize edici macunun yüzeylerine yakın ince mantarlar yerleştirilir. Gözenekli olmaları nedeniyle bu tıkaçlar hücredeki elektrolitik süreçleri engellemez ve aynı zamanda hücre ters çevrildiğinde bile hücre bileşenlerinin karışmasını önler.

Doymamış elementler, ölçüm özelliklerine göre doymuş elementlerden farklıdır:

• EMF'nin sıcaklık bağımlılığını önemli ölçüde azaltır, 1 ° C'de yalnızca 2 - 3 μV, yani. Ana avantajları olan doymuş elementlerden 15-20 kat daha az;

• EMF'nin biraz daha yüksek değeri: 20 ° C'de 1,0185 — 1,0195 V ve daha düşük iç direnç;

• özellikle düzenli kullanım koşullarında EMF'nin çok daha düşük kararlılığı;

• EMF değerinin yeniden üretiminin doğruluğu için daha düşük gereksinimler nedeniyle izin verilen daha yüksek akım yükü — 10 μA'ya kadar —.

GOST'a göre, doymuş elementler iki sınıfta üretilir - I ve II, doymamış elementler, sınıf III elementler olarak üretilir.

Sınıf I elemanlar, metal delikli kasalar içine alınmalı ve eleman dallarının sıcaklığını eşitlemek için kuru trafo yağı ile doldurulmuş banyolara daldırılmalıdır.

Sınıf II ürünler, ahşap veya plastik mahfazalar içine alınmalı ve mahfaza içindeki sıcaklığın bir termometre ile ölçülmesine izin vermelidir.

Sınıf III doymamış elemanlar, bu elemanları taşınabilir veya sabit ölçüm aletlerine ve aletlerine monte etmek için uyarlanmış özel bir kıskaç vida düzenlemesi ile özel şekle sahip plastik veya metal mahfazalara kapatılmalıdır.

Normal Sınıf I ve II elemanları kullanılırken gerekli olan yukarıdaki önlemlere ek olarak, bir dizi başka koşula da uyulmalıdır; bir yerden bir yere taşımayınız ve darbeye maruz bırakmayınız, devirmeyiniz, taşıma işleminden birkaç gün sonra veya ani sıcaklık dalgalanmalarından sonra kullanmayınız.

Çalışma sırasında, Weston normal elemanları, özellikle dallarının düzensiz ısınmasından veya soğumasından - kışın güneş ışığının, yakındaki ısıtıcıların veya soğuk pencerelerin etkisi altında - korunmalıdır.