石英钟是一种计时的器具。它的主要部件是一个很稳定的石英
振荡器,将石英振荡器所产生的
振荡频率取出来,使它带动时钟指示时间这就是石英钟。最好的石英钟每天的计时能准到十万分之一秒,即经过差不多270年才差1秒。但在科学发达的今天,这种石英钟已被更加精确的其他类型的时钟(比如电波表)所替代。
石英晶体的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。
石英晶体具有一个有趣的特性,就是在一侧导入
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。
问题就在于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0.864秒,而1个月则会差约半分钟。
石英手表不准也是这个原因。
电波钟表,也称为
无线控制计时钟表(英文名称为:Radio controlled timepieces)。电波钟表作为一个系统的技术原理是:首先,由
标准时间授时中心将
标准时间信号进行编码(商业码则进行加密),利用低频(20KHz——80KHz)载波方式将时间信号以无线电
长波发播出去。电波钟表通过内置微型无线电接收系统接受该低频
无线电时码信号,由专用
集成芯片进行时码信号解调,再由计时装置内设的
控制机构自动调节钟表的计时。通过这样一个技术过程,使得所有接收该标准时间信号的钟表(或其他计时装置)都与标准时间授时中心的标准时间保持高度同步,进而全部电波钟表显示严格一致的时间。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。
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。
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,但万变不离其宗。