石英表和机械表的内部结构到底有什么不同？

时下，虽然人手一部手机，但钟表还是没有完全淡出人们视线。除了计时，钟表还是一种重要的装饰品。

市面上钟表的类型多种多样，有石英表和机械表等。为什么有的钟表走针是连续滑动扫秒的，而有的钟表却是一秒一秒跳跃走针的呢？不同钟表的内部结构又有什么不同？

下面我们就来简单了解一下。

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石英表

石英表的主要部件是一个较为稳定的石英振荡器，通过将石英振荡器所产生的振荡频率“读取”出来，再令其带动时钟内的机械部件指示时间，就能让石英钟表准确报时。

目前最精准的石英计时器能准到十万分之一秒，这意味着经过270年，这个石英钟的计时时差才为1秒。

目前的石英表整体来讲比机械表更精准，机械表的误差为平均一天差一秒，而常见的石英表平均每过十天差一秒。

除了一些航天器械和对时间精准性要求较高的工业仪器，石英钟表的精准度可以满足日常生活中大部分的计时需求，这也是石英钟表至今都没有被淘汰的重要原因之一。

石英钟表的核心原件是压电石英晶片，它能够产生压电效应。压电效应是指当电介质在一定方向受外力，并发生形变时，内部正负电荷出现不均匀分布（电荷极化现象），使电介质受压两侧产生电压的现象。

外力消失后，电介质又会恢复到不带电的状态；当外力的方向改变时，电荷的极性也会改变。

在人们认识到这种现象后，聪明的科学家反其道而行之，在电介质的某两端加上电压，于是在电压的驱动下，电介质在该方向上被压缩，这便是压电效应的逆效应。

石英晶体便是一种可产生逆压电效应的电介质材料，当石英某两端被加上强度不断变化的电压（交变电压）时，石英就会随着电压的变化，不断地被压缩，被释放，被压缩，被释放……于是石英就振动了起来。

石英晶体

当石英晶体被施加频率稳定的交变电场时，就会随之产生规律的机械振动，由于石英晶体本身的性质，它的固有振动频率十分稳定，可用来计时。

石英振荡器能够产生稳定的频率信号，再利用分频器将石英的振动频率调节至2Hz，并驱动电机转动，使转动频率刚好为1秒/圈，这样就可以实现指针的扫秒运动。

石英晶体振荡器

通电状态下，石英振荡器产生的周期脉冲信号使得钟表内电机的步进马达定子片磁化，与转子产生相互作用，克服转子定位力矩，产生旋转力矩，转子旋转180°，并在定位力矩作用下重新静止，所用时间恰为1秒，实现读秒。

石英表内部

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机械表

除了石英表，机械钟表是现在市面上另外一种常见的钟表类型。虽然不同机械钟表的组成在复杂程度上可能有很大差别，但它们内部结构的主体部分和指示时间的工作原理基本相似。

机械表的内部结构主要由原动系、传动系、擒纵调速器、指针系和上调拨针系等部分组成。

发条属于原动系，为机械表提供动力；齿轮属于传动系，齿轮转动可以推动擒纵调速器工作；擒纵调速器反之又可以控制齿轮的转速，保证指针的转动频率固定，可准确指示时间。

机械表内部结构

发条上链后聚集能量，通过传动系统把能量输送到擒纵调速器，擒纵调速器可把能量均匀分开，保证指针的转动频率一定，并且再通过传动系统提供能量推动指针走动，准确显示秒、分钟和小时。

发条呈圈状，螺旋绕在手表内部的发条盒中，并积聚能量，上条时，通过上条拨针系使条轴旋转将发条在条轴上卷紧，发条力矩增加，其弹性作用使条盒轮转动，从而驱动传动系。       

发条释放能量

擒纵调速器起到发条与摆轮之间的连接作用，它通过一擒一纵，一收一放，将原动系统（发条）提供的能量定期地传递给摆轮游丝。

摆轮偏离平衡位置后会产生扭转力矩，游丝被扭转后又产生回复力矩，两者配合即可实现摆轮系统的来回摆动。

擒纵调速器限制能量的释放

有了擒纵系统，就能将发条的能量规律地传递给传动系统，保证摆轮游丝可自动保持以稳定速率震荡。最后，摆轮游丝把其振动次数传递给齿轮，并推动指针实现精准走时。

机械表运转模型

我国的第一块机械腕表诞生在天津，开创了中国自主研制机械手表的先河。

经过几十年的摸索和发展，现在我国钟表业已形成了以高精密制造技术为核心的工业生产体系，在世界钟表业中占有重要且不可替代的地位。

钟表指针运动方式

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滑动走针和跳跃走针是如何实现的？

不管是石英表还是机械表，都可以实现扫秒和跳秒。所谓扫秒，就是指钟表的秒针是滑动式走针的，而跳秒式代表钟表的秒针是以一秒为单位跳跃式走针。

扫秒和跳秒式石英表的主要区别在马达的频率。跳秒式的马达频率只有1Hz，就可以实现秒针每一秒跳动一下，而扫秒式的马达频率是一个范围，大约在1至几百赫兹之间，以实现秒针连续不停歇的滑动。

其实扫描式秒针走动也有间歇，只是由于马达转动频率较高，人眼辨别不出秒针两次振动之间的时间间歇，认为它是连续滑动的。

早期，石英表因为内部结构较为简单，为了节省动力，大多设计成跳秒式，而机械表动力相对充足，多为扫秒式。

但现在，扫秒式和跳秒式的石英表和机械表在市面上都较为常见，以满足不同消费者的需要。

扫秒是机械表常用的方式，因为机械表要想实现跳秒，需要在机芯的主轮系外增加一套专供跳秒使用的小轮系，再在擒纵器与秒针轮之间设置一个弹簧驱动齿轮。

弹簧根据机芯振动频率累积能量并定期释放，其释放频率还需要配合表指针相应的振频。

这种设计显然会增加其内部结构的复杂程度，因此大多数机械表为扫秒式。

目前，还有很多智能手表相继面世，但传统的机械和石英表仍然有其魅力所在。

人们对于它们有一种难以撼动的关于精密机械的情结和感情，这种情感的羁绊是智能手表无法带给使用者的。

在电子科技飞速发展的今天，钟表依然没有从人们的视野中消失，小小的表盘不仅仅在指示着时间的流动，更在提醒着我们应该时刻注意光阴的流逝，要把握好当下的每分每秒，认真地过每一天，不虚度分分秒秒的时间，才不辜负时光，不辜负自己！

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