1. Нормальні елементи. Сучасні еталони напруги.
Точність вимірювання компенсаційним методом невідомої ЕРС визначається точністю значення відомої ЕРС. Для цього використовуються еталонні джерела струму, які забезпечують значення ЕРС точністю 0,01%. Такі джерела струму називаються нормальними елементами і використовуються в якості взірцевих мір електрорушійної сили в багатьох галузях вимірювальної техніки. Найбільш поширеним є нормальний елемент Вестона, який був офіційно прийнятий для метрологічних цілей ще в 1892 р. Додатній електрод нормального елемента - Hg, відємний - амальгама кадмію або цинку, електроліт – водний розчин сульфата кадмію або цинку. Розрізняють нормальний елемент насичений (електрорушійна сила 1,0185=1,0187 В) і ненасичений (електрорушійна сила 1,0186=1,0194 В). При точних вимірюваннях для зручності застосовують одиницю вимірювання проміл -ppm (parts per million) — одна міліонна, промил. 1 ppm = 0,0001 %. Нормальні елементи Вестона дають стабільність ЕРС 2 ppm в рік.
К
онструктивно
нормальний елемент виконаний в
нерозбірному циліндричному корпусі з
виводами для під’єднання до електричної
схеми. Складові речовини елемента
герметично закриті в скляну оболонку
і такий елемент може використовувати
на протязі 20 років. На рис 40. 6 показаний
вигляд нормального елемента .
Разом з тим сучасні нанотехнології вимагають ще більшої точності вимірювань електричних величин.Тому все більшого застосування знаходять еталони напруги на основі квантових ефектів особливо ефекту Джозефена – протікання струму між двома напівпровідниками розділеними тонким шаром діелектрика.
2. Автоматичні самопишучі потенціометри.
Компенсаційний метод визначення електрорушійної сили знаходить широке практичне застосування, особливо для дистанційного вимірювання температур за допомогою термопар
Принцип дії термопари базується на термоелектричних явищах. Термопара складається з двох, (тобто пари) різнорідних провідників, сполучених кінцями так, що вони утворюють два контакти. Контакти поміщають в середовища з різною температурою і в результаті термоелектричних явищ між цими контактами виникає електрорушійна сила, яка пропорційна різниці температур контактів. Таким чином, вимірявши цю різницю потенціалів, можна визначити різницю температур, що практично здійснюється автоматичними самопишучими потенціометрами, які широко застосовуються в різних галузях техніки. На рис. 40.7 наведені принципова схема та загальний вигляд сучасного самопишучого потенціометра.
Так, якщо термопари знаходяться при різних температурах Т1 та Т2, то між ними виникає електрорушійна сила Х, яку визначають компенсаційним методом. Якщо напруга на ділянці АС реохорда АВ не компенсує цю електрорушійну силу, то виникає так звана напруга розбалансу U, яка поступає на вхід підсилювача 2 і підсилений сигнал керує роботою електродвигуна, переміщаючи рухомий контакт С, поки цей сигнал розбалансу щезне і відбудеться компенсація електрорушійної сили термопари.
Смопишучий електронний потенціометр ДИСК-250, який показаний на рис. 40.7 вимірює і автоматично записує значення термоелектрорушійної сили від нуля до 100 Мв, а також користуючись стандартними термопарами з пари металів хромель- копель автоматично записує значення температур, яка фіксується такою термопарою.