Westonov normalni element — standard napetosti in referenca napetosti v meroslovju

Glavna in edina vrsta vzorčne meritve EMF trenutno so normalni elementi, nasičeni in nenasičeni (tako imenovani kadmij).

Najpogostejši "normalni" predmeti so:

• Westonov živosrebrov-kadmijev element;

• amalgam živosrebro-cink Clark element;

• Rutin cink normalni element.

Prvi normalni nasičeni element je ustvaril ameriški kemik Edward Weston (1850-1936). Leta 1908 so bili ti elementi sprejeti za uporabo v meroslovne namene.

Običajna nasičena celica je sestavljena iz steklene lupine v obliki črke H, napolnjene z določenimi snovmi v notranjosti, zatesnjene na zgornjih koncih in s platinastimi žicami, ki so prispajkane na dno vsake njene razvejane elektrode.

Diagram normalnih elementov Edwarda Westona

"Pozitivna" veja, ki ima v spodnjem delu dve zožitvi, ima naslednje polnilo: 1 — živo srebro (do prve zožitve); 2 — depolarizacijska pasta, sestavljena iz mešanice zdrobljenih kristalov kadmijevega sulfata CdSO4 8/332O in živosrebrovega sulfata Hg2SC4; 3 - kristali kadmijevega sulfata.

"Negativna" veja ima polnilo: 4 - kadmijev amalgam (12% kadmija, 88% živega srebra) in 3 ' - kristali kadmijevega sulfata, kot v pozitivni veji.

Srednji deli obeh vej so napolnjeni z nasičeno vodno raztopino kadmijevega sulfata - 5.

Zožitve, narejene v spodnjih delih obeh vej posode, služijo za preprečevanje mešanja sestavnih delov polnila elementa v primeru njegovega tresenja.

S strogim upoštevanjem uveljavljene proizvodne tehnologije je mogoče dobiti normalne (nasičene) elemente z visoko stopnjo enakomernosti glede na njihove merske lastnosti.

Vrednosti EMF normalnih elementov Weston se ujemajo v zelo ozkih mejah - od približno 1,0185 V do 1,0187 V pri temperaturi elementa, ki je enaka + 20 ° C, tj. odstopanje v EMF posameznih elementov ne presega 200 μV.

Zelo pomembna lastnost običajnih Westonovih celic je visoka stabilnost vrednosti EMF vsake posamezne celice ob ustreznih pogojih shranjevanja in uporabe. Vrednost EMF normalnega elementa lahko ostane nespremenjena več let z natančnostjo nekaj deset mikrovoltov.

Vrednost EMF običajnega elementa je precej močna, vendar je seveda odvisna od temperature.

Običajni nasičeni elementi imajo notranji upor 500-1000 ohmov in jih pod nobenim pogojem ne smemo obremeniti s tokom, večjim od 1 μA, sicer lahko vrednost njihovega EMF postane nestabilna.

Nemogoče je na primer izmeriti EMF normalnega elementa z voltmetrom, saj bi moral imeti slednji notranji upor vsaj nekaj megaomov. Ko priključite voltmeter z nižjim uporom, običajni element ne bo uspel.

Nenasičeni normalni elementi se v svoji strukturi razlikujejo od nasičenih predvsem le v tem, da je pri temperaturah nad + 4 ° C raztopina kadmijevega sulfata v njih nenasičena, prostih kristalov ni.

Ker so nenasičeni elementi namenjeni predvsem prenosnim merilnikom, so v notranjost steklenih vitrin vstavljeni tanki zamaški v bližini površin kadmijevega amalgama v enem kraku in depolarizacijske paste v drugem kraku. Ti čepki zaradi svoje poroznosti ne ovirajo elektrolitskih procesov v celici, hkrati pa preprečujejo mešanje komponent celice, tudi ko je celica obrnjena.

Nenasičeni elementi se od nasičenih razlikujejo po svojih merskih lastnostih:

• znatno nižja temperaturna odvisnost EMF, le 2-3 μV na 1 ° C, tj. 15-20-krat manj kot pri nasičenih elementih, kar je njihova glavna prednost;

• nekoliko višja vrednost EMF: 1,0185 — 1,0195 V pri 20 ° C in nižji notranji upor;

• precej manjša stabilnost EMF, zlasti v pogojih njihove redne uporabe;

• višja dovoljena tokovna obremenitev — do 10 μA — zaradi nižjih zahtev za natančnost reprodukcije vrednosti EMF.

Po GOST se nasičeni elementi proizvajajo v dveh razredih - I in II, nenasičeni elementi pa kot elementi razreda III.

Elemente razreda I je treba zapreti v kovinska perforirana ohišja in jih je treba potopiti v kopeli, napolnjene s suhim transformatorskim oljem, da se izenači temperatura vej elementa.

Predmeti razreda II morajo biti zaprti v lesenih ali plastičnih ohišjih in omogočati merjenje temperature v ohišju s termometrom.

Nenasičeni elementi razreda III morajo biti zaprti v plastičnih ali kovinskih ohišjih posebne oblike, s posebno razporeditvijo sponk-vijakov, prilagojenih za pritrditev teh elementov v prenosne ali stacionarne merilne instrumente in instrumente.

Poleg zgornjih varnostnih ukrepov, potrebnih pri uporabi običajnih elementov razreda I in II, je treba upoštevati številne druge pogoje; ne premikajte jih z mesta na mesto in jih ne izpostavljajte udarcem, prevračajte, ne uporabljajte prej kot nekaj dni po transportu ali po nenadnih temperaturnih nihanjih.

Med delovanjem morajo biti običajni elementi Weston še posebej zaščiteni pred neenakomernim segrevanjem ali ohlajanjem njihovih vej - pod vplivom sončne svetlobe, bližnjih grelnikov ali hladnih oken pozimi.