Yếu tố bình thường của Weston - Tiêu chuẩn ứng suất và tham chiếu ứng suất trong đo lường

Loại chính và duy nhất các biện pháp EMF mẫu hiện tại, chúng là các nguyên tố bình thường, bão hòa và không bão hòa (được gọi là cadmium).

Các mục "bình thường" phổ biến nhất là:

• nguyên tố thủy ngân-cadmium của Weston;

• hỗn hống thủy ngân-kẽm nguyên tố Clark;

• Rutin kẽm nguyên tố bình thường.

Nguyên tố bão hòa bình thường đầu tiên được tạo ra bởi nhà hóa học người Mỹ Edward Weston (1850 - 1936). Năm 1908, những yếu tố này đã được thông qua để sử dụng trong các mục đích đo lường.

Một tế bào bão hòa bình thường bao gồm một vỏ thủy tinh hình chữ H chứa đầy một số chất bên trong, được bịt kín ở các đầu trên và có các dây bạch kim được hàn vào đáy của mỗi điện cực nhánh của nó.

Sơ đồ các phần tử thông thường của Edward Weston

Nhánh "dương", có hai chỗ thắt ở phần dưới, có các chất như sau: 1 — thủy ngân (đến chỗ thắt đầu tiên); 2 — bột nhão khử cực bao gồm hỗn hợp các tinh thể cadmium sulfat CdSO4 8/332O và thủy ngân sulfat Hg2SC4 đã được nghiền nát; 3 — tinh thể cadmium sulfat.

Nhánh "âm" có chất độn: 4 - hỗn hống cadmium (12% cadmium, 88% thủy ngân) và 3 ' - tinh thể cadmium sulfat, như trong nhánh dương.

Phần giữa của hai nhánh chứa đầy dung dịch nước cadmium sulfat - 5 bão hòa.

Việc thu hẹp được thực hiện ở phần dưới của hai nhánh của bình có tác dụng ngăn chặn sự trộn lẫn của các bộ phận cấu thành chất làm đầy của phần tử trong trường hợp nó bị rung.

Với việc tuân thủ nghiêm ngặt công nghệ sản xuất đã được thiết lập, có thể thu được các nguyên tố bình thường (bão hòa) với mức độ đồng nhất cao về các đặc tính đo lường của chúng.

Các giá trị EMF của các phần tử Weston thông thường nằm trong giới hạn rất hẹp — từ khoảng 1,0185 V đến 1,0187 V ở nhiệt độ phần tử bằng + 20 ° C, tức là sự khác biệt trong EMF của các phần tử riêng lẻ không vượt quá 200 μV.

Một đặc tính rất quan trọng của các tế bào Weston thông thường là tính ổn định cao của giá trị EMF của từng tế bào riêng lẻ trong các điều kiện bảo quản và sử dụng thích hợp. Giá trị EMF của một phần tử bình thường có thể không thay đổi trong nhiều năm với độ chính xác vài chục microvolt.

Giá trị EMF của một phần tử thông thường khá mạnh, nhưng nó tự nhiên phụ thuộc vào nhiệt độ.

Các phần tử bão hòa thông thường có điện trở trong từ 500 — 1000 Ohm và trong mọi trường hợp không được tải dòng điện lớn hơn 1 μA, nếu không giá trị EMF của chúng có thể không ổn định.

Chẳng hạn, không thể đo EMF của một phần tử bình thường bằng vôn kế, vì vôn kế sẽ phải có điện trở trong ít nhất là vài megohm. Khi bạn cắm vôn kế có điện trở thấp hơn, phần tử bình thường sẽ hỏng.

Các nguyên tố bình thường không bão hòa trong cấu trúc của chúng khác với bão hòa chủ yếu ở chỗ ở nhiệt độ trên + 4 ° C, dung dịch cadmium sulfat trong chúng không bão hòa, không có tinh thể tự do.

Ngoài ra, vì các nguyên tố không bão hòa chủ yếu dành cho máy đo di động, nên các nút mỏng được chèn vào bên trong hộp kính gần bề mặt của hỗn hống cadmium ở một nhánh và bột nhão khử cực ở nhánh kia. Do tính xốp của chúng, các phích cắm này không cản trở quá trình điện phân trong tế bào và đồng thời ngăn chặn sự trộn lẫn của các thành phần của tế bào, ngay cả khi tế bào được đảo ngược.

Các phần tử chưa bão hòa khác với các phần tử bão hòa bởi tính chất đo của chúng:

• sự phụ thuộc nhiệt độ của EMF thấp hơn đáng kể, chỉ 2 — 3 μV trên 1 ° C, tức là Ít hơn 15 - 20 lần so với các nguyên tố bão hòa, đây là ưu điểm chính của chúng;

• giá trị EMF cao hơn một chút: 1,0185 — 1,0195 V ở 20 ° C và điện trở trong thấp hơn;

• độ ổn định của EMF thấp hơn nhiều, đặc biệt là trong điều kiện sử dụng thường xuyên của chúng;

• tải hiện tại cho phép cao hơn — lên đến 10 μA — do các yêu cầu thấp hơn về độ chính xác của việc tái tạo giá trị EMF.

Theo GOST, các nguyên tố bão hòa được tạo ra ở hai loại - I và II, các nguyên tố chưa bão hòa được tạo ra dưới dạng các nguyên tố loại III.

Các phần tử loại I phải được bọc trong các vỏ bọc có đục lỗ bằng kim loại và được ngâm trong bể chứa đầy dầu máy biến áp khô để cân bằng nhiệt độ của các nhánh phần tử.

Các mặt hàng loại II phải được bọc trong vỏ bọc bằng gỗ hoặc nhựa và cho phép đo nhiệt độ bên trong vỏ bọc bằng nhiệt kế.

Các nguyên tố không bão hòa loại III phải được bọc trong vỏ nhựa hoặc kim loại có hình dạng đặc biệt, với sự sắp xếp đặc biệt của vít kẹp được điều chỉnh để gắn các nguyên tố này trong các dụng cụ và dụng cụ đo di động hoặc cố định.

Ngoài các biện pháp phòng ngừa cần thiết ở trên khi sử dụng các phần tử Loại I và II thông thường, một số điều kiện khác phải được tuân thủ; không di chuyển chúng từ nơi này sang nơi khác và không để chúng bị va đập, lật đổ, không sử dụng chúng sớm hơn vài ngày sau khi vận chuyển hoặc sau khi nhiệt độ thay đổi đột ngột.

Trong quá trình vận hành, các phần tử bình thường của Weston phải được bảo vệ đặc biệt khỏi sự nóng lên hoặc làm mát không đều của các nhánh - dưới tác động của ánh sáng mặt trời, lò sưởi gần đó hoặc cửa sổ lạnh vào mùa đông.