鐘(clock )
計量和指示時間的儀器。機芯直徑一般大于50mm,厚度一般大于12mm。通常置于某個位置使用。現代的一些小型鐘,也有用表的機芯裝上鐘的外殼的。
鐘的發展經歷了數千年的歷史(見鐘表技術史)。現代鐘隨著使用范圍的不斷擴大,功能日益增加,種類也越來越多。一般可按振動原理、能源和結構特點、主要用途進行分類,并常以幾種分類方法混合命名。
按振動原理分類 絕大部分的鐘是利用周期性振動過程來計量時間的。按其產生周期性振動的原理,鐘可分為4類:①頻率較低的機械振動鐘,如擺錘式機械鐘、擺輪游絲式機械鐘等。其振動頻率通常為數赫甚至 1赫以下,日差(見鐘表日差)為10~120秒/日,高精度天文擺鐘的日差為每天千分之幾秒。②頻率稍高的普通電磁振動鐘,如音叉鐘、晶體管鐘、交流同步電鐘等。其振動頻率通常在1000Hz以內,日差為2~20秒/日。③頻率較高的石英振蕩鐘,如各種石英電子鐘。其振蕩頻率通常在5MHz以內(有32768Hz、4194304Hz等),日差一般在0.2秒/日以內,高精度石英電子鐘已達到幾十年誤差不大于1秒。④頻率更高的原子振蕩鐘,如銫原子鐘。頻率為9192631770Hz(原子時的秒長,是銫原子基態的兩個超精細能級間在零磁場下躍遷輻射9192631770周所持續的時間),其準確度和穩定度極高,相對頻率穩定度可達10-13。鑒于此,1967年,國際度量衡委員會決定,以銫原子鐘的原子時的秒長,作為時間計量標準。
按能源和結構特點分類 可分為機械鐘、電機械鐘、交流同步電鐘、電子鐘、光電鐘、溫差鐘等。①機械鐘:由機械能驅動,通常以重錘或發條作為貯能元件,鐘的各個基本組成部分均由機械零件構成(見機械鐘表機構)。有擺鐘、鬧鐘、旅行鐘等。②電機械鐘:由電能(交流電或電池)驅動,其基本組成部分既有機械零件又有電子元器件,振動系統采用機械振動與電磁線路相結合。有晶體管鐘、電擺鐘、音叉鐘等。這類鐘的走時精度比普通機械鐘有所提高,使用也比較方便。但結構復雜,在石英電子鐘大量投入市場以后,已很少再發展了。③交流同步電鐘:振動系統實際上是發電廠的發電機,鐘的機芯主要是個同步電機,將電能轉換為機械能,驅動指針系統運轉。這種鐘的走時精度受供電系統交流電源的頻率穩定性制約。④電子鐘:由電能(交流電或電池)驅動,其基本組成部分一般由電子元器件構成(指針系也有采用機械傳動的)。電子鐘中使用最多的是石英電子鐘。由于采用了振蕩頻率穩定的石英振蕩器和相應的集成電路,石英電子鐘比其他各類鐘有明顯的優越性,包括走時精度高、穩定性好、使用方便、耗電量小、走時延續時間長、體積小、功能多、制造成本低等。石英電子鐘指示時刻的方式有指針式和數字顯示兩種,有的鐘兩種方式均具備(見石英電子鐘表結構)。⑤光電鐘:以光(包括自然光和電燈光)作為能源,并用硅光電池將光能轉換為電能,輸入蓄電池以供應鐘的電能。硅光電池的充電電壓和電流可以根據需要進行設計。這類鐘雖然避免了更換電池的麻煩,但增加了制造成本。⑥溫差鐘:以空氣溫度升降變化使某種物質產生的能量作為能源。這類鐘是將一種膨脹系數特別大的物質(如氯乙烷,C2H5Cl)裝入可伸縮的密封盒內,盒的一端與上條機構聯動。當空氣溫度變化而引起密封盒熱脹冷縮時,即可自動上條。鐘的機芯是一種專門的機械機芯。這類鐘成本較高,生產量很少。
按主要用途分類 可分為生活用鐘和專用鐘(或稱技術用鐘)兩大類。不同的機芯結構可以制成同一用途的鐘,而同一結構的基礎機芯,只要增加或改變少數零部件,又可制成不同用途的鐘。①生活用鐘:人們在日常生活中計時用的鐘。包括旅行鐘、單機臺鐘、鬧鐘、座鐘(見擺鐘)、扭擺鐘、掛鐘(又稱壁鐘)、落地鐘、塔鐘、子母鐘、世界時鐘、電波鐘(用于公共場所,能接收發射臺發出的時間信號)和花壇鐘等。②專用鐘:具有專業性計時功能的鐘。用于工業、交通、天文、體育、軍事等部門。包括周波鐘(能指示發電廠發出的交流電的50Hz頻率的誤差值)、作息鐘、考勤鐘、定時開關鐘、積時鐘(累計工作時間)、汽車鐘、船鐘、航海天文鐘、坦克鐘、潛艇鐘、體育用鐘(見體育用鐘表)、天文臺用精密擺鐘、銫原子鐘、銣原子鐘和氫原子鐘等。
為了擴展鐘的用途,可在各種類型的基礎機芯上,增加附加機構以增加功能。這些附加機構有單歷機構、雙歷機構、三歷(日期、星期、月份)機構、各種活動體、各種報時裝置等。