Vestona parastais elements — stresa standarts un stresa atsauce metroloģijā

Galvenais un vienīgais veids EML pasākumu paraugs pašlaik tie ir normāli elementi, piesātināti un nepiesātināti (tā sauktais kadmijs).

Visizplatītākie "parastie" priekšmeti ir:

• Vestona dzīvsudraba-kadmija elements;

• dzīvsudraba-cinka amalgamas Clark elements;

• Rutīna cinka parastais elements.

Pirmo normālo piesātināto elementu radīja amerikāņu ķīmiķis Edvards Vestons (1850-1936). 1908. gadā šie elementi tika pieņemti izmantošanai metroloģiskajos nolūkos.

Parastā piesātinātā šūna sastāv no H formas stikla apvalka, kas iekšpusē ir piepildīts ar noteiktām vielām, augšējos galos ir noslēgts un ar platīna stieplēm, kas pielodētas katra tā atzarojuma elektroda apakšā.

Edvarda Vestona parasto elementu diagramma

"Pozitīvajam" zaram, kura apakšējā daļā ir divi savilkumi, ir šāds pildījums: 1 — dzīvsudrabs (līdz pirmajam sašaurinājumam); 2 — depolarizējoša pasta, kas sastāv no sasmalcinātu kadmija sulfāta CdSO4 8/332O un dzīvsudraba sulfāta Hg2SC4 kristālu maisījuma; 3 — kadmija sulfāta kristāli.

"Negatīvajam" zaram ir pildījums: 4 - kadmija amalgama (12% kadmija, 88% dzīvsudraba) un 3' - kadmija sulfāta kristāli, tāpat kā pozitīvajā zarā.

Abu zaru vidējās daļas ir piepildītas ar piesātinātu kadmija sulfāta ūdens šķīdumu - 5.

Sašaurinājumi, kas izveidoti trauka divu atzaru apakšējās daļās, palīdz novērst elementa pildījuma sastāvdaļu sajaukšanos tā kratīšanas gadījumā.

Stingri ievērojot noteikto ražošanas tehnoloģiju, ir iespējams iegūt normālus (piesātinātus) elementus ar augstu viendabīguma pakāpi to mērīšanas īpašību ziņā.

Parasto Weston elementu EML vērtības iekļaujas ļoti šaurās robežās - no aptuveni 1,0185 V līdz 1,0187 V elementa temperatūrā, kas vienāda ar + 20 ° C, t.i., atsevišķu elementu EML neatbilstība nepārsniedz 200 μV.

Ļoti svarīga parasto Vestona šūnu īpašība ir katras atsevišķas šūnas EML vērtības augstā stabilitāte atbilstošos uzglabāšanas un lietošanas apstākļos. Parasta elementa EML vērtība var palikt nemainīga daudzus gadus ar dažu desmitu mikrovoltu precizitāti.

Parasta elementa EML vērtība ir diezgan spēcīga, taču tā dabiski ir atkarīga no temperatūras.

Parastajiem piesātinātajiem elementiem iekšējā pretestība ir 500–1000 omi, un tos nekādā gadījumā nedrīkst noslogot ar strāvu, kas lielāka par 1 μA, pretējā gadījumā to EML vērtība var kļūt nestabila.

Nav iespējams, piemēram, izmērīt parastā elementa EML, izmantojot voltmetru, jo pēdējam vajadzētu būt ar iekšējo pretestību vismaz dažu megohmu apmērā. Pievienojot voltmetru ar mazāku pretestību, parastais elements neizdosies.

Nepiesātinātie normālie elementi savā struktūrā atšķiras no piesātinātajiem galvenokārt tikai ar to, ka temperatūrā virs + 4 ° C kadmija sulfāta šķīdums tajos ir nepiesātināts, brīvo kristālu nav.

Tāpat, tā kā nepiesātinātie elementi ir paredzēti galvenokārt pārnēsājamiem skaitītājiem, stikla vitrīnu iekšpusē netālu no kadmija amalgamas virsmām vienā zarā tiek ievietoti plāni korķi, bet otrā zarā - depolarizējošā pasta. Savas porainības dēļ šie aizbāžņi netraucē elektrolītiskos procesus šūnā un vienlaikus novērš šūnas komponentu sajaukšanos pat tad, kad šūna ir apgriezta.

Nepiesātinātie elementi atšķiras no piesātinātajiem ar to mērīšanas īpašībām:

• ievērojami mazāka EML atkarība no temperatūras, tikai 2 — 3 μV uz 1 °C, t.i. 15 — 20 reizes mazāk nekā piesātinātajiem elementiem, kas ir to galvenā priekšrocība;

• nedaudz lielāka EML vērtība: 1,0185 — 1,0195 V pie 20 ° C un zemāka iekšējā pretestība;

• daudz zemāka EML stabilitāte, īpaši to regulāras lietošanas apstākļos;

• lielāka pieļaujamā strāvas slodze — līdz 10 μA — sakarā ar zemākām prasībām EML vērtības reproducēšanas precizitātei.

Saskaņā ar GOST piesātinātos elementus ražo divās klasēs — I un II, nepiesātinātos elementus ražo kā III klases elementus.

I klases elementi jāievieto metāla perforētos apvalkos un jāļauj iegremdēt vannās, kas pildītas ar sausu transformatoru eļļu, lai izlīdzinātu elementu zaru temperatūru.

II klases priekšmetiem jābūt ievietotiem koka vai plastmasas apvalkos, un tiem jāļauj ar termometru izmērīt temperatūru korpusa iekšpusē.

III klases nepiesātinātos elementus ievieto īpašas formas plastmasas vai metāla korpusos ar īpašu skavas-skrūvju izvietojumu, kas pielāgots šo elementu uzstādīšanai pārnēsājamos vai stacionāros mērinstrumentos un instrumentos.

Papildus iepriekš minētajiem piesardzības pasākumiem, kas nepieciešami, izmantojot parastos I un II klases elementus, ir jāievēro vairāki citi nosacījumi; nepārvietojiet tos no vietas uz vietu un nepakļaujiet triecieniem, apgāšanās, neizmantojiet ātrāk kā dažas dienas pēc transportēšanas vai pēc pēkšņām temperatūras svārstībām.

Ekspluatācijas laikā Weston normālie elementi ir īpaši jāaizsargā no nevienmērīgas to zaru uzkaršanas vai dzesēšanas - saules gaismas, tuvumā esošo sildītāju vai aukstu logu ietekmē ziemā.