石英鐘一種計時的器具。提起時鐘大家都很熟悉,它是給我們指明時間的一種計時器具,我們每天都用得到它。在日常生活中,時鐘準到1秒, 就已經足夠了。但在許多科學研究或工程技術的領域中對鐘點的要求就要高得多。石英鐘正是根據這種需要而產生的。它的主要部件是一個很穩定的石英振蕩器。將石英振蕩器所產生的振蕩頻率取出來。使它帶動時鐘指示時間這就是石英鐘。 目前,最好的石英鐘,每天的計時能準到十萬分之一秒.也就是經過差不多270年才差1 秒。但在科學發達的今天,這種石英鐘已為比它還要精確得多的其他類型的時鐘所替代。
石英鐘的原理缺點
石英晶體傳感器的核心是傳感元件—壓電石英晶片,其工作原理是壓電效應,即石英晶體在某些方向受到機械應力后,便會產生電偶極子;相反, 若在石英某方向施以電壓,則其特定方向上會產生形變,這一現象稱為逆壓電效應。若在石英晶體上施加交變電場,則晶體晶格將產生機械振動,當外加電場的頻率和晶體的固有振蕩頻率一致時,則出現晶體的諧振。由于石英晶體在壓力下產出的電場強度很小,這樣僅需很弱的外加電場即可產生形變,這一特性使壓電石英晶體很容易在外加交變電場激勵下產生諧振。其振蕩能量損耗小,振蕩頻率極穩定,這些再加上石英優良的機械、電氣和化學穩定性,使它自40年代以來就成為石英鐘、電子表、電話、電視、計算機等與數字電路有關的頻率基準元件。
石英晶體具有一個有趣的特性,就是指在一側導入正電流,同時在另一側導入負電流后,負電流一側會收縮并彎曲成U字形。如果定時交替在石英晶體兩側導入正、負電流,石英晶體就會產生振蕩。石英晶體就是根據這種振蕩計時的。個人電腦內置的石英晶體每秒振蕩1431萬8180次。石英鐘的工作原理就是如此。
石英鐘的缺點
問題就在于石英晶體在品質上存在缺陷。品質差就很難按照正確的振蕩數振蕩。天然石英晶體的雜質含量和形態等大多并不統一,因此就要使用人造石英晶體。不過,均勻地進行石英生產難度很大。精度高則每秒誤差在正負10萬分之一秒以內,精度低每秒誤差甚至達到1萬分之一
石英晶體振蕩器
秒。1萬分之一秒也許感覺并不大,但是從計算上來講,每天的誤差就是8.64秒,而1個月則會相差4分鐘。石英手表不準也是這個原因。
令人苦惱的是,石英晶體有一個性質是溫度越高,誤差就越大。由于個人電腦中有很多發熱元件,因此個人電腦時鐘更容易走時不準,根本無法與石英手表相提并論。