我们知道,量距离需要尺子,称东西需要秤。而标准电池是用来度量直流电压的一个标准器具。(采访胡衍瑞)
近百年来,1892年,美国科学家韦斯顿发明了标准电池。韦斯顿标准电池的输出电动势约为1.0186伏,由于稳定性好、噪声小,一直被用作复现电压单位的实物基准以及传递电压单位的计量器具。但它有一个致命的弱点,即抗震性能差,不能倾斜和倒置,携带十分不便。
为了使标准电池在倾斜甚至倒置的情况下保持其稳定性,国外科学家进行了大量的研究。他们采用外加塞片的方法解决这一问题,通过在标准电池的固体和液体之间添加塞片来使其抗震动、抗倾斜。但由于高精度标准电池对内部组成物质的纯度要求极高,因此无论是以软木、玻璃、陶瓷等无机物,还是以聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等有机物来作塞片,都会使电池内部成份的纯度降低,使电池的稳定性变差。
中国计量研究院的胡衍瑞研究员经过多年潜心研究,摒弃了国外添加外来塞片的做法,在完全不改变标准电池原有理论和配方的基础上,依据离心原理及溶解重结晶原理,采用独特的制造技术,制成了不怕震动、耐冲击,甚至可以倒置的标准电池。(胡衍瑞:我从日常生活中绵白糖受潮结块受到启发,联想到标准电池中粉末状硫酸镉晶体也存在这种现象,只是有点松散而已)。那么,如何能使松散的硫酸镉晶体变成结实的塞片。胡衍瑞研究员又从洗衣机甩干受到启发,将已封口的标准电池放在特制的离心机内旋转,使硫酸镉晶体受压变实,人为地制成塞片,而无须加入软木及聚四氟乙烯之类的外来塞片,从而保证了标准电池的高稳定性,彻底改变了标准电池百年以来的历史缺陷。
为防止标准电池内部物质发生位移,胡衍瑞研究员又将通常电池用的H型玻璃外壳加以改造,在硫酸镉晶体上端做了一个凹进去的缩图,将塞片卡死,这样既使电池倒转过来,内部的固态及液态成份也无法混合到一起,使标准电池的年稳定性也可达到千万分之一伏,与通常未经过离心处理的标准电池完全一样。可用于比较世界各国的电压单位,以及国内各省市和军工、能源、航空、航天等部门电压量值的相互传递。
(采访卢工)
可倒置抗震高精密标准电池实现了标准电池制造工艺的重大突破,它使我国标准电池的制造水平大大地提高一步。 |