石英钟表是什么原理 - 河北 - 8264户外手机版
好像是根据石英在电作用下的脉冲,越是纯净的石英它的振动频率越接近每分钟60次。
电子钟表的工作原理是根据“电生磁、磁生电”的物理现象设计而成。即由电能转换为磁能,再由磁能转换为机械能,带动时分针运转,达到计时目的。
1、晶体管摆轮钟
以干电池为能源,用晶体管作为开关,摆轮游丝为振荡系统,统一机芯为J1型,外形与普通闹钟一样。
2、晶体闹钟
与晶体管摆轮钟一样性能,加上一个由电能供给的闹时装置。
3、晶体管摆钟
用电子电路控制摆作为振荡元件,外形与机械摆钟相似。
4、石英钟
用“石英晶体”作为振荡器,通过电子分频去控制马达运转,带动指针。走时精度很高。品种有台钟、挂钟、日历钟、闹钟、音乐钟、落地钟,也有汽车钟、舰船钟、天文钟等各种技术用钟。
5、数显钟
也用石英晶体作为振荡器,直接用发光管或液晶显示时间,不用机械传动。具有时、分、秒、日历、周历、月历等多种功能。
6、电子表
以电池为能源代替发条,不用手上弦,有多种结构,外形同机械手表,统称电子手表,根据结构形式与发明的先后,电子表分为四代。
第一代是摆轮游丝电子手表,是以摆轮游丝作为振荡器,以微型电池为能源,通过电子线路驱动摆轮工作。 第二代是音叉电子手表,是以金属音叉作为振荡器,用电子线路输出脉冲电流,使机械音叉振动。
第三代是指针式石英电子手表,是利用石英谐振器作为振荡器,通过电子分频器后驱动步进马达带动轮系和指针。
第四代是数字式石英电子表,它也是采用石英谐振器作为振荡器,不同的是它经过分频、计数和译码后利用显示器件以数字的形式来显示时间。
前三代电子手表均带有传统的机械指针机构,而第四代采用大规模集成电路,完全脱离了传统的机械结构的全电子手表。
种类不同,原理不同,但万变不离其中
石英晶体传感器的核心是传感元件—压电石英晶片,其工作原理是压电效应,即石英晶体在某些方向受到机械应力后,便会产生电偶极子;相反, 若在石英某方向施以电压,则其特定方向上会产生形变,这一现象称为逆压电效应。若在石英晶体上施加交变电场,则晶体晶格将产生机械振动,当外加电场的频率和晶体的固有振荡频率一致时,则出现晶体的谐振。由于石英晶体在压力下产出的电场强度很小,这样仅需很弱的外加电场即可产生形变,这一特性使压电石英晶体很容易在外加交变电场激励下产生谐振。其振荡能量损耗小,振荡频率极稳定,这些再加上石英优良的机械、电气和化学稳定性,使它自40年代以来就成为石英钟、电子表、电话、电视、计算机等与数字电路有关的频率基准元件。
石英晶体振荡器(oscillator)
个人电脑按照石英晶体振荡器产生的时序信号(即时钟)控制CPU和电路等元件。虽然个人电脑时钟也使用这种石英,但是由於石英品质上的问题,常常不能准确计时.
石英晶体具有一个有趣的特性,就是指在一侧导入正电流,同时在另一侧导入负电流后,负电流一侧会收缩并弯曲成U字形。如果定时交替在石英晶体两侧导入正、负电流,石英晶体就会产生振荡。石英晶体就是根据这种振荡计时的。个人电脑内置的石英晶体每秒振荡1431万8180次。石英钟的工作原理就是如此。
问题就在於石英晶体在品质上存在缺陷。品质差就很难按照正确的振荡数振荡。天然石英晶体的杂质含量和形态等大多并不统一,因此就要使用人造石英晶体。不过,均匀地进行石英生产难度很大。精度高则每秒误差在正负10万分之一秒以内,精度低每秒误差甚至达到1万分之一秒。1万分之一秒也许感觉并不大,但是从计算上来讲,每天的误差就是8.64秒,而1个月则会相差4分钟。石英手表不准也是这个原因。
令人苦恼的是,石英晶体有一个性质是温度越高,误差就越大。由於个人电脑中有很多发热元件,因此个人电脑时钟更容易走时不准,根本无法与石英手表相提并论。