机械摆钟和石英钟的历史

机械时钟 - 钟摆和石英

在中世纪的大部分时间，从公元500年到1500年，技术进步在欧洲几乎停滞不前。 日styles风格不断演变，但他们并没有远离古埃及的原则。

简单的日。

放置在门廊上方的简单日were用于识别中世纪中午和四个中世纪阳光普照的“潮汐”。 10世纪时使用了几种类型的口袋日 - - 一种英国模式确定了潮汐，甚至补偿了太阳高度的季节变化。

机械时钟

在14世纪初至中期，大型机械钟开始出现在意大利几座城市的塔楼中。 在这些公共时钟之前没有任何工作模型的记录是由重量驱动和由边缘擒纵装置调节的。 边缘机制在300多年的历史中随着形态的变化而变化，但都具有相同的基本问题：振荡周期在很大程度上取决于驱动力的大小和驱动器中的摩擦量这个比率很难调节。

春季时钟

另一个进步是来自纽伦堡的德国锁匠Peter Henlein的发明，时间在1500年到1510年之间。Henlein创造了春季时钟。 更换重型驱动器的重量导致更小巧，更便携的钟表。 亨利昵称他的时钟“纽伦堡鸡蛋”。

虽然它们在发条松开时放慢了速度，但由于它们的大小以及它们可以放在架子或桌子上而不是挂在墙上，它们在富人中很受欢迎。

他们是第一批便携式时计，但他们只有时针。 在1670年以前，分钟手并没有出现，钟表在这段时间内没有玻璃保护。 直到17世纪，放在手表表面上的玻璃才出现。 Henlein的设计进步仍然是真正准确计时的前奏。

准确的机械时钟

荷兰科学家克里斯蒂安·惠更斯于1656年创造了第一个摆钟。它受到一个具有“自然”振荡周期的机制的调控。 尽管伽利略伽利略有时被认为发明了钟摆，并且他早在1582年就研究了它的运动，但他的钟表设计并没有在他的死亡之前建立起来。 惠更斯的摆钟每天的误差不到一分钟，这是第一次达到这样的准确度。 他后来的改进将他的时钟误差减少到每天不到10秒。

惠更斯在1675年前后开发了摆轮和弹簧总成，在今天的一些腕表中仍然存在。 这种改进使得17世纪的手表每天保持10分钟的时间。

威廉克莱门特于1671年在伦敦开始用新的“锚”或“后坐”擒纵机构制造钟表 。这是一个显着的进步，因为它减少了钟摆的运动。

1721年，乔治格雷厄姆通过补偿由于温度变化引起的钟摆长度的变化，将摆钟的精度提高到每天一秒。 约翰哈里森，一位木匠和自学的钟表匠，精炼了格雷厄姆的温度补偿技术，并增加了减少摩擦的新方法。

到1761年，他已经建造了一个带有弹簧和摆轮擒纵装置的海洋计时器，该擒纵装置赢得了英国政府1714年的奖项，该奖项旨在确定半经度范围内的经度。 它将一艘滚动船的时间保持在每天大约五分之一秒的速度，几乎和钟摆可以在陆地上做的一样好，比要求的要好10倍。

在接下来的一个世纪里，1889年的改进导致了Siegmund Riefler的钟摆几乎摆脱了自由摆动。它每天准确度达到百分之一秒，并成为许多天文观测台的标准。

RJ Rudd于1898年左右引入了一种真正的自由钟原理，刺激了几个自由钟的发展。 其中最着名的WH Shortt时钟在1921年展出。

Shortt时钟几乎立即取代了Riefler的时钟，成为许多天文台的最高计时器。 这钟由两个钟摆组成，一个是奴隶，另一个是主人。 从钟摆赋予主钟摆以温柔的推动力维持它的运动，同时也驱使钟表的手。 这使得主钟摆可以不受任何干扰其规律性的机械任务的影响。

石英钟

石英水晶钟在20世纪30年代和40年代取代了短时钟作为标准，提高了钟摆和摆轮擒纵机构的计时性能。

石英时钟操作基于石英晶体的压电特性。 当电场施加到晶体上时，它会改变其形状。 它在挤压或弯曲时会产生电场。 当放置在合适的电子电路中时，机械应力和电场之间的这种相互作用导致晶体振动并产生可用于操作电子时钟显示器的恒定频率电信号。 石英晶体时钟更好，因为它们没有齿轮或擒纵装置来扰乱它们的正常频率。 即便如此，他们依赖于机械振动，其频率主要取决于晶体的尺寸和形状。 没有两个晶体可以完全相同的频率完全相同。 石英钟继续在市场上占据主导地位，因为它们的表现非常出色，而且价格便宜。 但石英钟的计时性能已经被原子钟大大超越。

信息和插图由美国国家标准与技术研究院和美国商务部提供。