扔掉有色眼镜为您细说石英表（下）

        [腕表之家 技术解析]在上集中我们讲到，20世纪70年代的一场几乎摧毁世界钟表业的“石英革命”它将钟表从奢侈品变成为了廉价的微电子产品。尽管瑞士传统制表业界对石英表可以说恨得咬牙切齿，但从计时与实用的角度上看，这的确是一场伟大的革命。上集中主要讲了网友比较关心的一些有关石英表的常识问题，在本集中我们将从技术的角度深入地剖析一下石英表。

       我们首先还是要讲一下电子钟表的发展过程以及它们各自的特点，我认为石英钟表的发展过程应该分为五代。第一代为摆轮游丝式电子钟表，主要以半导体钟的形式出现，在七、八十年代比较常见，而这样的手表则比较少见，它具有如下特点：利用电池的电能代替发条；利用三极管开关电路进行电磁转换；依然使用摆轮游丝振荡器，频率与机械表相同，为2.5赫兹，18,000次/时；该计时器零件较多，走时精度提高不明显。

       第二代是音叉式电子钟表，欧米茄有过，汉密尔顿有过，天津表厂、北京表厂都试制过，但其发展的过程只是昙花一现，存世量极少。它的特点是走时精度较高（+/- 2 秒/天）；采用金属音叉振荡器，频率为 300～720赫兹；零件数量相对较少，但其棘爪磨损大，寿命短。

       第三代就是现在常见的指针式石英钟表，也是目前市场占有率非常大的腕表，其特点是走时精度高（15 秒/月、0.5秒/天，高级的年差10秒内）；采用石英晶体振荡器，常用频率32,768赫兹；机心零件比较少，大约在50～60件，普通机械表大约在130件左右，自动表机械在150件以上，带有日历功能的约200件；改类型石英表工时少、成本低，大概只有300多道工序，而机械表最少需要1300多道工序；这种腕表使用方便，一颗电池可以走2～3年，稳定性好，没有位差；更重要的是机芯薄、直径小，外观造型可随意变化。

       第四代是数字显示式石英钟表，该类型为数字式显示时间，采用大规模集成电路，几乎没有机械零件，可实现功能多样化；它同样采用石英晶体振荡器，频率为32,768赫兹，适合大规模生产，自动化装配效率高，而且成本低廉；但寿命不高，主要是因为液晶显示板的寿命短，约7～10年。

       第五代就是现在西铁城主推的电波表，电波表的走时精度极高，在接收到信号情况下，10万年误差1秒钟。由于传统钟表是“单兵作战”，一只表一个样、百只表百个样；而电波表是“集团作战”，所有钟表的时间都一模一样！

       因为电波表将传统钟表技术与现代时频技术、微电子技术、通讯技术、计算机技术等多项技术相结合，通过接收国家授时中心以无线电长波传送的标准时间信号，经过内置微处理器解码处理后，自动校准计时器走时，使所有电波钟表显示的时间与国家的标准时间自动保持精确同步。而且中国已经成为世界上继德国、美国、英国、日本之后第五个实现长波授时技术民用化的国家。另外电波表还可在信号盲区的时候可作为普通石英钟表使用，进入信号覆盖区域可以自动校正时间。

       下面我说一下石英振荡器的构成，石英振荡器由石英振子和振荡电路两部分所组成。振荡频率一般采用32,768赫兹/ 每秒，指针式石英表经过16级的二分频，最后输出每秒0.5赫兹正负交变的窄脉冲信号。液晶显示表则是经过15级二分频，输出的是1赫兹每秒的脉冲信号。（分频就是用同一个时钟信号通过一定的电路结构转变成不同频率的时钟信号。二分频就是通过有分频作用的电路结构，在时钟每触发2个周期时，电路输出1个周期信号。比如用一个脉冲时钟触发一个计数器，计数器每计2个数就清零一次并输出1个脉冲，那么这个电路就实现了二分频功能。来自百度百科）。

        我相信大家看到上面的物理描述，大多数人都会一头雾水，下面我将用语文的方式描述一下其工作原理，由稳定度很高的石英振子与CMOS集成电路的一部分，组成石英振荡电路，产生32,768赫兹的高频振荡频率，通过CMOS电路的技术处理，最后产生正、负交变的脉冲信号，输入线圈，电流在定子内产生可变磁场，与充磁转子的永磁场发生作用，使转子部件定向转动，转子齿轴带动传动轮系指示秒，并通过走针系指示时、分。整个工作过程中所消耗的能量由电池来补充。石英振荡频率的漂移，可以通过微调电容来调整，或者在集成电路内采用逻辑调频电路来解决。

       接下来我就要讲一下机械腕表机芯与指针式石英表机心各部分性能的优缺点。动力系统方面，机械表的发条不可避免地会有力矩落差，进而影响等时差，对走时精度影响大。而石英表只需将电池放电平稳，对走时影响很小。传动轮系方面，机械表既传递力矩又传递时间，而且是增速传动，对走时影响大。而石英表只传递时间不传递力矩，而且是减速传动，对走时影响小。

       在调速机构方面，机械表的摆轮游丝的加工、装配都很复杂，影响振动周期的因素很多，一般都会有位置误差，振动频率：3~4赫兹，日差一般在20~30秒。精准的机械表在10秒左右。石英表高精度，无位差，振动频率32768赫兹，日差完全保证在0.5秒以内。走针系方面二者基本相同，但是机械手表的秒针力矩大，石英表的秒针力矩小，两者相差40~60倍。在调校方面，机械表需要拨动快慢针的位置，改变游丝的长度，或改变摆轮的转动惯量，手工操作难度很大。而石英表只需采用逻辑调频的方法调整快慢，工业化程度高。另外机械表还会受到温度影响，温度高表走慢，温度低表走快（温度系数标准：1秒/天/度），而石英表除拐点温度25℃以外，温度升高、降低都走慢（温度系数标准：0.1秒/天/度）。

       机械表的自动机构可以收集人体的动能，免去每天用手上条的麻烦；虽然石英表的优点是走时精确，每天小于0.5秒，但缺点是每隔两三年就需要更换一次电池。而人动电能手表的设计思路，就是把二者的优点结合在一起。日本把“人动电能”注册了专利，瑞士就把此类结构称为“自动石英”。其工作原理通过人体手臂的自然运动，引导表机内的飞陀转动，带动微型发电机产生电流，并将电能存入电容储电器中，为石英机心提供电力能源。当电容量充足时，手表可连续运走3个月以上，电容的理论使用寿命可长达10年。这种类型的手表日本称人动电能；瑞士称自动石英。

        相信大家看完上面的文字一定会有石英表完胜的想法，觉得机械表真的没用，但我想说，你要是买用来看时间，肯定是石英表准，但你要是追求高超的工艺，精美的打磨与文化的价值，那么机械表永远是不可替代的。（图/文 腕表之家 毛壮）