石英钟是一种利用石英晶体振荡器工作的钟表。其工作原理是利用石英晶体的压电效应,当外加电场时,石英晶体会发生微小的变形,从而产生震荡。这种震荡的频率非常稳定,从而可以作为计时器使用。
石英钟的震荡频率通常在32,768赫兹左右。这个频率相当于每秒钟震荡32,768次,因此石英钟的计时精度非常高,可以达到每天误差不到1秒。但是,石英钟也存在变慢的问题,接下来我们会详细探讨。
石英晶体在长时间使用后,会发生老化现象,导致其震荡频率发生变化。这是因为石英晶体中的一些化学成分会逐渐分解,影响晶格结构,从而影响其机械、电学性质。因此,石英钟的计时精度会随着使用时间的增长而降低。
此外,石英晶体中的原子也会因为热运动而发生扭曲,导致震荡频率的变化。这种现象被称为热漂移。尽管石英晶体的温度系数非常小,但是在温度变化较大的情况下,其影响也会变得明显。
石英钟中的电路元件也会随着时间的推移而老化,从而影响其计时精度。例如,石英振荡器中的电容器和电感器会因为电压或者温度的变化而老化,导致其特性发生变化。
同时,石英钟中的电路元件也会受到外部环境的影响,例如电磁辐射和震动等,从而导致其老化速度加快。因此,定期更换石英钟中的电路元件是保证其计时精度的重要措施。
石英钟需要外部电源供电,如果电源电压不稳定,也会导致其计时精度下降。当电源电压过高或者过低时,石英振荡器的震荡频率会发生变化,从而导致计时出现误差。
为了避免这种情况的发生,石英钟通常内置了电源稳压器或者使用电池供电。特别是在使用电池供电的情况下,要定期更换电池以保证电压稳定。