האלמנט הנורמלי של ווסטון - תקן מתח והתייחסות למתח במטרולוגיה

הסוג העיקרי והיחיד מדדי EMF לדוגמה נכון לעכשיו, הם יסודות נורמליים, רוויים ובלתי רוויים (מה שנקרא קדמיום).

הפריטים ה"רגילים" הנפוצים ביותר הם:

• יסוד כספית-קדמיום של ווסטון;

• אמלגם כספית-אבץ יסוד קלארק;

• אלמנט אבץ רוטין.

היסוד הרווי הרגיל הראשון נוצר על ידי הכימאי האמריקאי אדוארד ווסטון (1850 - 1936). בשנת 1908 אומצו אלמנטים אלה לשימוש למטרות מטרולוגיות.

תא רווי רגיל מורכב ממעטפת זכוכית בצורת H המלאה בחומרים מסוימים בפנים, אטומה בקצוות העליונים ועם חוטי פלטינה המולחמים בתחתית כל אחת מאלקטרודות הענפים שלו.

תרשים של יסודות נורמליים מאת אדוארד ווסטון

לענף ה"חיובי", שבחלקו התחתון יש שני היצרות, יש את המילוי הבא: 1 - כספית (עד ההיצרות הראשונה); 2 - משחה דה-פולריזציה המורכבת מתערובת של גבישים מרוסקים של קדמיום גופרתי CdSO4 8/332O וכספית גופרתית Hg2SC4; 3 - גבישים של קדמיום גופרתי.

לסניף "שלילי" יש מילוי: 4 - קדמיום אמלגם (12% קדמיום, 88% כספית) ו-3' - גבישים של קדמיום גופרתי, כמו בענף החיובי.

החלקים האמצעיים של שני הענפים מלאים בתמיסה מימית רוויה של קדמיום גופרתי - 5.

ההיצרות הנעשות בחלקים התחתונים של שני ענפי הכלי משמשות למניעת ערבוב של החלקים המרכיבים את מילוי היסוד במקרה של טלטול.

עם שמירה קפדנית על טכנולוגיית הייצור המבוססת, ניתן להשיג אלמנטים רגילים (רוויים) בעלי רמה גבוהה של אחידות מבחינת תכונות המדידה שלהם.

ערכי ה-EMF של אלמנטים רגילים של ווסטון מתאימים לגבולות צרים מאוד - מכ-1.0185 וולט ל-1.0187 וולט בטמפרטורת יסוד השווה ל-+20 מעלות צלזיוס, כלומר הפער ב-EMF של אלמנטים בודדים אינו עולה על 200 מיקרו-וולט.

תכונה חשובה מאוד של תאי ווסטון רגילים היא היציבות הגבוהה של ערך EMF של כל תא בודד בתנאי אחסון ושימוש נאותים. ערך EMF של אלמנט רגיל יכול להישאר ללא שינוי במשך שנים רבות עם דיוק של כמה עשרות מיקרו-וולט.

ערך EMF של אלמנט רגיל הוא די חזק, אבל זה תלוי כמובן בטמפרטורה.

אלמנטים רוויים רגילים הם בעלי התנגדות פנימית של 500 - 1000 אוהם ובשום מקרה אסור להעמיס אותם בזרם גדול מ-1 μA, אחרת הערך של EMF שלהם עלול להפוך ללא יציב.

זה בלתי אפשרי, למשל, למדוד את ה-EMF של אלמנט רגיל באמצעות מד מתח, מכיוון שלאחרון יהיה צורך בהתנגדות פנימית של לפחות כמה מגאוהם. כאשר אתה מחבר מד מתח עם התנגדות נמוכה יותר, האלמנט הרגיל ייכשל.

אלמנטים נורמליים בלתי רוויים במבנה שלהם שונים מרווים בעיקר רק בכך שבטמפרטורות מעל +4 מעלות צלזיוס תמיסת הקדמיום גופרתי בהם בלתי רוויה, גבישים חופשיים נעדרים.

כמו כן, מאחר והאלמנטים הבלתי רוויים מיועדים בעיקר למונים ניידים, מוחדרים פקקים דקים לפנים מארזי הזכוכיות בסמוך למשטחי האמלגם הקדמיום בענף אחד והמשחה המשחררת בענף השני. בשל נקבוביותם, פקקים אלו אינם פוגעים בתהליכים האלקטרוליטיים בתא ובמקביל מונעים ערבוב של מרכיבי התא, גם כאשר התא הפוך.

אלמנטים בלתי רוויים שונים מיסודות רוויים על ידי תכונות המדידה שלהם:

• תלות בטמפרטורה נמוכה משמעותית של EMF, רק 2 - 3 μV לכל 1 מעלות צלזיוס, כלומר. 15 - פי 20 פחות מזה של אלמנטים רוויים, וזה היתרון העיקרי שלהם;

• ערך מעט גבוה יותר של EMF: 1.0185 - 1.0195 V ב-20 מעלות צלזיוס והתנגדות פנימית נמוכה יותר;

• יציבות נמוכה בהרבה של EMF, במיוחד בתנאי השימוש הקבוע שלהם;

• עומס זרם מותר גבוה יותר - עד 10 μA - בשל הדרישות הנמוכות יותר לדיוק השעתוק של ערך EMF.

על פי GOST, אלמנטים רוויים מיוצרים בשתי מחלקות - I ו- II, אלמנטים בלתי רוויים מיוצרים כאלמנטים בכיתה III.

אלמנטים מסוג I צריכים להיות סגורים במארזי מתכת מחוררים ולאפשר להם לטבול אותם באמבטיות מלאות בשמן שנאי יבש כדי להשוות את הטמפרטורה של ענפי האלמנט.

פריטים מסוג II חייבים להיות סגורים במארזי עץ או פלסטיק ולאפשר מדידת הטמפרטורה בתוך המעטפת באמצעות מדחום.

אלמנטים בלתי רוויים מסוג III יהיו סגורים במארזי פלסטיק או מתכת בעלי צורה מיוחדת, עם סידור מיוחד של ברגי מהדק המותאם להרכבת אלמנטים אלה במכשירי מדידה ניידים או נייחים.

בנוסף לאמצעי הזהירות הנ"ל הנדרשים בעת שימוש ברכיבי Class I ו-II רגילים, יש להקפיד על מספר תנאים אחרים; אל תעביר אותם ממקום למקום ואל תכניס אותם לפגיעה, התהפך, אל תשתמש בהם מוקדם ממספר ימים לאחר הובלתם או לאחר תנודות טמפרטורה פתאומיות.

במהלך הפעולה, יש להגן במיוחד על אלמנטים רגילים של Weston מפני חימום או קירור לא אחיד של הענפים שלהם - בהשפעת אור השמש, תנורי חימום סמוכים או חלונות קרים בחורף.