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作者:admin 发布于:2020-07-30 文字:【】【】【

  

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  钟表应用范围很广,随着时代的发展,被不断完善,精度也不断提高。 一些内部因素和外界环境条件都会影响钟表的走时精度。内部因素 内部因素包括各组成系统的结构设计、工作性能、选用材料、加工工艺和装配质量等。例如,发条力矩的稳定性,传动系工作的平稳性,擒纵调速器的准确性等都影响走时精度。外界环境条件 外界环境条件包括温度、磁场、湿度、气压、震动、碰撞、使用位置等。例如,温度变化会引起钟表内润滑油和摆轮游丝性能的变化,从而引起走时性能的变化;

  圭表,是我国最古老的一种计时器,在《周礼》中就有关于使用土圭的记载,因此可见圭表有着悠久的历史。圭表是利用太阳射影的长短来判断时间,圭由两部分组成,一是直立在平地上的测日影的标杆或石柱,叫做表;另一部分为正南正北方向平放测定表长度的刻板,叫做圭。

  时间看不见,摸不着,计量它确实很困难,但是聪明的古人还是找到了各种方法来计时。最早的日晷(日规)使得人们可以根据太阳的影子来计时,但是到了夜间就无法使用了。因此人们又开始利用某种有规律的活动(漏水或漏沙等)来计时。连最先进的原子钟也是通过铯原子的极有规律的振荡周期来进行计时的。

  (1)“日”指“太阳”,“晷”表示“影子”,“日晷”的意思为“太阳的影子”。

  日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“晷针”,垂直地穿过圆盘中心,起着圭表中立竿的作用,因此,晷针又叫“表”;石制的圆盘叫做“晷面”,安放在石台上,呈南高北低,使晷面平行于天赤道面,这样,晷针的上端正好指向北天极,下端正好指向南天极。

  晷面两面都有刻度,分子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰,每个时辰又等分为“时初”、“时正”,这正是一日24小时。[3]绝大部分的日晷显示的都是视太阳时,有些在设计上作了变更,可以显示标准时或是日光节约时间。

  人类使用日晷的历史非常遥远,古巴比伦在远古时期的6000年前就开始使用了,

  日晷不但能显示一天之内的时刻,还能显示节气和月份。当然它的缺点也是显而易见的,笨重而且看不到阳光的时候不能用,比如阴天和晚上。

  这项发明被人类所用达几千年之久,直至1270年在意大利和德国才现早期的机械钟,而中国则在1601年明代万历皇帝才得到二架外国的自鸣钟,清代时虽有很多进口和自制的钟表,但都为王宫贵府所用,一般平民百姓还是看天晓时。

  “寸金难买寸光阴”对我们来说是再熟悉不过的诗句了,但是其中却揭示了计量时间的方法。我国古代计时是用铜壶滴漏,它使水从高度不等的几个容器里依次滴下来,最后滴到最低的有浮标的容器里,根据浮标上的刻度也就是根据最低容器里的水位来读取时间。这样,就是无形的时间改换成有形的尺寸了。光阴自然可以用寸来计量。

  那铜壶漏滴中的最低容器里的水位,是由高处的水一滴一滴流下来,经过长时间的积累而形成的,所以铜壶滴漏的计时原理实质上就是水滴总数的自动累计。

  大约与我国同时使用铜壶滴漏的同时,在西方有了沙漏计时的办法。在一个葫芦形玻璃瓶中装半瓶细沙,把瓶子颠倒过来,让沙子经过瓶的细腰慢慢地漏下来,这种方法计时的实质是沙粒的自动累计。沙漏没有铜壶滴漏好,因为它没有刻度标尺不便读数。但是它小巧轻便,而且简单。

  后来伽利略发现了单摆的等时性,即已知摆长的单摆,在重力加速度恒定的情况下,其摆动周期不变的规律。根据这个规律人们制成了机械式钟表,起初是靠重锤,后来多用发条提供动力,都是根据摆的等时性工作的。

  机械式钟表里有一个叫做“擒纵机构”的关键部件,它能把重锤或发条里储存的能量一点一点地施加到摆上,使摆不致因能量损耗而逐渐停下来;它又使钟表的指针一点一点地转动,从而将时间一秒一秒地指示出来。所以这类机械式钟表的计时原理,实质上就是机械摆动次数的累计。在手表里为了小巧紧凑,用带弹性“游丝”的摆轮代替单摆,游丝是个形似蚊香的螺旋弹簧。

  所谓“擒纵机构”是由一个边缘上有一圈尖角的轮子,和一个与钟摆相连的马蹄铁形钩子组成的。这个轮子经过若干传动齿轮被重锤或发条驱动,它总想转动,但是因为旁边有个讨厌的钩子把轮缘上的尖角绊住了,它必需等钩子放开的时候才能转动。那讨厌的钩子和钟摆相连,钟摆每摆动一次,右侧的钩子就释放轮边上的一个尖角,让轮子转一个角度,如此反复不已,轮子始终不能痛痛快快地连续旋转,只能一点一点地转下去。不过,这个总在轮子边上绊腿的钩子也有一定的积极作用,每当它释放一个尖角的时候,就会因重锤或发条的力量顺势被推一把,于是通过钩子又间接给钟摆加一个力,免得钟摆停下来。就这样一绊一放地反复工作,钟表就滴滴嗒嗒地走下去。

  时至今日,各种各样的石英表,不论是数字显示的或是带指针的,都是靠石英振荡元件的稳频特性工作的。用不着复杂的机件,最多不过有带动指针和日历的少数齿轮,所以价格低廉,又不需上发条,因此受到普遍欢迎。

  电子线路里的振荡、石英振荡元件和钟表里的摆轮的机械振荡似乎迥然不同,但是通过理论推导可知它们的作用机理一样的。无论用什么样的振荡电路构成电子钟表,它实质上是电振荡次数的累计。而每一次电振荡经历的时间是基本上固定不变的,因此就可以用来计时。

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