石英錶

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更新時間: 2013-12-07

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石英錶(quartz watch)是石英電子鐘錶的簡稱,又稱石英鐘錶,它包括石英手錶和石英鐘。石英錶是利用石英晶體受到電力驅動而產生規律振動的原理製造的,它比傳統機械錶輕薄、精準,同時避免了使用機械錶時需要上發條的繁瑣,而受到普及。

石英錶 -簡介
石英錶石英錶

石英錶(quartz watch),是一種精密的電子計時儀器。將石英晶體運用在鐘錶上是一種現代的發明。1969年12月25日,日本的精工公司(SEIKO)發現了如何將石英製成音叉的方法,並製造出了世界上第一隻石英錶,為人類的時間觀念和社會生活帶來了變革。石英晶體的應用使得手錶可以大量生產,不但生產速度比以前快很多,價格也隨之下降。截至2010年,全世界每年約可製造5億隻手錶,足以供應全球使用。 

石英錶 -種類

石英鐘錶均有指針式、數字式和雙顯式3種。從構成上看,指針式石英手錶與指針式石英鐘,數字式石英手錶與數字式石英鐘是相同的,但指針式石英鐘錶與數字式石英鐘錶卻不盡相同。

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1、指針式石英手錶又稱模擬式石英手錶。具有傳統機械手錶的指針式錶盤面。根據需要,可以製成三針或兩針,可以附加單歷或雙歷。是一種受歡迎的石英手錶。

2、數字式石英手錶不用指針而是用數字顯示時間。顯示方式有兩種。

(1)、發光二極體顯示(簡稱LED)。因耗電大,現已不再使用;

(2)、液晶顯示(簡稱LCD)。為現在的大多數數字式石英手錶採用。它耗電小,結構簡單,成本低。但液晶顯示屬於被動發光,在黑暗中要有表內照明才能看見數字,同時液晶視角較小。

(3)、雙顯石英手錶。綜合了以上兩種石英手錶的優點。它既有指針式石英手錶的指針,又有數字顯示,功能齊全。

石英錶 -原理
石英錶石英錶

石英錶也可叫做「水晶振動式電子錶」,因為它是利用石英晶體的「發振現象」。和音叉會循某種規律振動一樣,當石英晶體受到電池電力影響時,它也會產生規律的振動。當晶體接受到外部的加力電壓,就會有變形及伸縮的性質,相反,若壓縮晶體,便會使晶體兩端產生電力;這樣的性質在很多結晶體上也可見到,稱為「壓電效果」。石英錶就是利用周期性持續「發振」的水晶,為人們帶來準確的時間。

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將石英錶內的水晶片上加電,水晶便會以32768赫茲的周波數,正確地振動;然後必須將此頻率化成1Hz(電流一秒間的一次變化)的信號電流周波數。再增加些信號的幅度(由於因振動而產生的電流甚弱),跟著些信號電流再發動轉子齒輪,表上的秒針便會隨之發動,之後分針,時針的跳動則關乎於機械結構上的原理,如:秒針跳動60下,分針便會跳一下。 

石英錶 -結構

石英錶主要由石英諧振器、集成電路、步進電機(用於指針式)、液晶顯示屏(用於數字式)、手錶電池或交流電源組成,此外還包括導電橡膠、微調電容、照明燈泡、蜂鳴器等元件。

石英鐘的結構特點與石英手錶相似,但由於石英鐘可以採用較大容量的電池或以交流供電,所以可以使用發光二極體來顯示時間,顯示顏色鮮艷。數字式石英鐘也可以製成大型鐘,用在室外。液晶顯示只適用於小型省電的石英鐘。此外,石英鐘的石英振蕩器多數採用具有較好溫度頻率特性的4.19MHz的石英諧振器,也有採用32768Hz石英諧振器的;鍾內經常附加音樂報時等功能;步進電機具有較大的輸出力矩等。這些都是為了適應石英鐘鐘面較大、使用環境複雜等情況而設計的。

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石英諧振器
石英錶石英錶

石英諧振器又稱石英振子。由化學成分為SiO2的人造石英晶體,按照一定的切割形式並經特殊加工製成的。利用它的正負壓電效應並與電子線路連接,即可形成作為時間基準的石英振蕩器。一般石英手錶使用的是X+5°切型、彎曲振動模式、頻率為32768Hz的音叉形石英諧振器。它的體積小,溫度拐點(在拐點附近頻率隨溫度的變化最小)選在常溫,適宜戴在手腕上。石英鐘常用的是AT切型、厚度切變振動模式、頻率為4.194304MHz的雙凸透鏡形石英諧振器。它的溫度特性好,能適應室內外溫度變化較大的環境。   

石英諧振器具有很高的品質因數,因而由它組成的石英振蕩器有很高的穩定度,能大大提高鐘錶的走時精度。一般石英鐘錶的日差(見鐘錶日差)小於0.5秒/日,這個精度是一般機械鐘錶無法達到的。為了進一步提高走時穩定性,還可以採用雙振子溫度補償電路或雙振蕩器溫度補償電路,它們可分別使走時誤差縮小到5秒/月和5秒/年。

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CMOS集成電路

CMOS集成電路是石英鐘錶內最關鍵的部件之一。石英手錶要求微功耗(1µA)、小體積和低電壓(1.5V),為此須採用特製的中大規模CMOS集成電路。在指針式和數字式石英手錶中,CMOS所完成的功能不完全相同。在指針式石英手錶中,需要完成振蕩、分頻、驅動步進電機等項工作,一般採用中等規模CMOS集成電路;而在數字式石英手錶中,除要完成振蕩、分頻、升壓、驅動液晶顯示等功能外,往往還要完成鬧時、秒錶等多種功能,所以採用大規模CMOS集成電路。石英鐘內的集成電路基本上與石英手錶內的相似,但因為石英鐘要求輸出較大功率,電路的功耗(由幾十微安至幾百微安)也遠大於石英手錶,故集成電路的功耗也較大。 

步進電機

在指針式石英鐘錶內,步進電機作為換能器,把秒脈衝信號變成機械輪系的轉動,帶動指針指示時間。步進電機的特點是低功耗、小體積、轉換效率高、結構簡單。常用鐘錶步進電機有雙偏心式、單偏心式、雙凹坑式和單凹坑式等徑向充磁的單相永磁步進電機,另外還有軸向充磁的雙定子式步進電機。其中雙凹坑式的定子做成一體,結構簡單,耗電量小,應用較廣。石英鐘用步進電機比石英手錶的體積稍大,耗電較多,有較大輸出力矩。步進電機的轉子磁鋼採用矯頑力大、剩磁密度大的合金材料如釤鈷合金等,定子常用坡莫合金,線圈多採用小線徑高強度漆包線。 

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液晶顯示屏

 液晶顯示屏是數字式石英手錶和一些數字式石英鐘中用來顯示時間的部件。液晶即某些有機化合物(如芳香族化合物)在液體狀態下的晶體,兼具液體和晶體的雙重性質。液晶屏上數字的顯示是利用了液晶的扭曲效應與偏振光相配合而產生的效果。液晶屏上的每一位數字元號均由7段字划組成,由電路控制顯示不同的數字。 

手錶電池
石英錶石英錶

手錶電池又 稱扣式電池,是石英手錶的能源,所起的作用相當於機械手錶發條的作用。它的特點是體積小、容量高、使用期限長、放電特性好。各種扣式電池都是由正極、負極、電解質、隔離層和外殼 5部分組成。   

常用的手錶電池有:

①氧化銀電池,又稱銀鋅電池,電壓為1.55V,是石英手錶中應用最普遍的電池,具有較高的體能密度和穩定性,沒有環境公害。

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②氧化汞電池,又稱汞電池,電壓為1.35V。是最早研製成的手錶電池,由於有環境公害,已較少使用。

③過氧化銀電池,又稱二價銀電池,電壓1.55V。它的容量高,但電壓穩定性差。

④鋰電池。用金屬鋰作負極,具有電壓高(一般為3V)、自放電率低、保存壽命長的特點。有較廣泛的應用前途。

⑤太陽能電池。能把光能轉換成電能。一般均有二次電池(鎳鎘電池),每天只要短時間受太陽光或燈光照射就可以使手錶正常走時。石英鐘也常用太陽能電池。   

石英錶 -特點

1、石英錶的走時秒針是一格一跳,走時十分準確,一般要求月差在15秒以內,有三針和兩針兩種。

2、機芯中採用集成電路,結構較機械錶機芯簡單許多,裝配非常簡便。

3、使用方便,佩戴無需上發條,一塊電池一般可用2-3年。但有些石英錶用鋰電池,使用壽命長,可用7-8年左右。

4、石英錶價格相對比機械錶便宜(同品牌同款式),但有些高檔品牌石英錶價格昂貴是因為品牌好,外觀材料好(18K金或鑽石或貴金屬),外觀設計出色,導致有些石英錶比一般機械錶價值高很多。

石英錶 -保養

石英錶石英錶

1、避免強烈衝擊,遠離磁性物品。

石英錶的防震防磁性能比機械手錶好的多,但是在使用過程中還應注意不要受到強烈震動和衝擊,也不能在強磁場中放置和使用。做運動時,最好將手錶取下,盡量不要放於收音機、電視機等帶磁場的電器旁邊。

2、注意防水、防潮,遠離水與蒸氣。

石英錶的防水性能,除部分高級的產品還可以外,大多數還是差一些。即便有防水裝置,但防水配件仍有可能隨時間推移而鬆弛,導致機件潮濕生鏽,失去作用。尤其一般的液晶數字顯示式石英錶按鈕多,外殼密封又差,機心的集成電路、液晶顯示屏等見水受潮后往往會縮短壽命,甚至不能正常工作,因此,石英手表決不能讓水、潮氣、水蒸氣、汗水等侵入機內。建議在洗手或洗澡時脫下手錶。如發現已受潮,應立即打開后蓋,用60瓦左右的燈泡烘乾。

3、不要在陽光下曝晒。

液晶數字顯示式石英錶使用時應注意不要在陽光下曝晒,也不要在高溫場所(如鍊鋼爐旁)使用,以免電池及液晶顯示屏的化學變化加劇,縮短使用壽命。

4、避免溫度急速變化。

由於石英錶的錶殼由多種不同的材料構成,溫度急速變化易影響各零件的配合影響表的防水性能。

5、不要讓手錶接近溶劑、樟腦物質等物品。

由於水銀、化妝用噴霧劑、清潔劑、粘劑或油漆等物質具有較強化學作用,所以應使手錶遠離這樣的溶劑,否則錶殼、錶帶等會脫色、變質或受損。樟腦有分解油脂之作用,易導致手錶機件油脂被分解,使手錶出現故障,所以同樣要遠離它們。

6、不要經常開啟底蓋。

經常開啟底蓋會使空氣中懸浮的水份與灰塵進入機件,使手錶產生故障,如無需要盡量不要開底蓋。

7、注意節約電能。

液晶數字顯示式石英錶要少使用照明燈和鬧鈴,以節約電能。

8、就寢時應脫下手錶。

由於被單的纖維與棉絮,與被內被外之溫差變化,都容易使手錶受損,所以建議就寢時脫下手錶。 

9、不帶表時,注意妥善收藏。

勿放在口袋與皮包里,以免細小的布屑、灰塵進入手錶,或香水、化妝品所揮發之油,凝結水造成手錶的零件腐蝕氧化。長期不佩帶時應放在陰涼、乾燥的包裝盒中。

石英錶 -故障

石英錶停走,可能有如下原因:
1、看錶冠是否拉出,錶冠拉出,手錶就停止。
2、秒針是否碰到表鏡,碰到樂會在表鏡上會出現一個圈痕。
3、三個錶針是否平衡不好,造成接觸,導致停走。
4、電池是否耗盡,一般1-2年需要更換一下。
如果通過目測,以及更換電池,仍不能解決問題,應到專業的鐘錶維修部,檢查並修理。

石英錶 -與機械錶的區別

  1、機械錶需要上發條,石英錶不需上發條。

2、機械錶錶殼相對較厚,石英錶錶殼可以很薄。

3、機械錶標誌為Automatic,石英錶標誌為Quartz。

4、機械錶每天誤差幾秒甚至幾十秒,石英錶每天誤差在0.5秒內。

5、機械錶成本相對較高,石英錶低成本,多功能。

石英錶 -自動石英錶  

自動石英錶(又稱人動電能手錶)是一種裝備自動發電系統的指針式手錶。它利用手臂的運動來產生使手錶運轉的電能,並把電能儲存在動力電能儲存裝置里,手錶不需要通常的紐扣電池,也不需要經常地更換電池。   

·當動力儲存裝置完成充滿電后,不需要再充電,手錶可持續走時一個月左右,但每天至少佩帶10小時。   ·

當秒針開始以兩秒鐘間隔而不是通常的一秒鐘間隔移動時,則表明手錶約在24小時內停止運行,在此情況下,向兩側擺動手錶(保持20厘米的弧度)以使動力電能儲存裝置充電,當秒針兩秒一跳時,石英錶仍能準確計時。   

·過分用力或快速搖動手錶,均對手錶不發生作用,把錶帶在手腕上如果手臂不活動,手錶依然得不到充電。   ·

使用多年以後,動力電能儲存裝置的儲存能力將有所下降,即使手錶完全充電,手錶的持續時間也會短於所指定的時間。   ·缺點為壞了不好修。

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