登陆注册
6615800000042

第42章 三百年差一秒的钟——晶体钟

有了高稳定晶体振荡器,像在电子手表中一样,只能说有了一个高级的“电子摆”,它本身并不能构成一个完整的钟。

高稳定晶体振荡器的振荡频率一般为每秒2田万—枷万次,每一个振荡周期只有几百万分之一秒,即零点几微秒,这样小的时间刻度,对无线电技术和时间频率的计量来说,已是很精确、很方便的了,但对于我们传统的时、分、秒的计时观念来说,这样的时间刻度又嫌太小。

假如我们能够对晶体振荡器的标准信号加以变换,使其分别产生每秒振荡一次、每分振荡一次、每小时振荡一次的信号……频率越低,周期越长,这样就和我们日常所用的钟表一一对应起来。再将这些低频信号通过数字形式或机械形式显示出来,这就构成了一个由晶体振荡器决定稳定性的标准时钟——晶体钟了。

现代电子学的发展,使人们很容易实现上述的设想。晶体钟早已制造出来了,早在1927年,美国贝尔电话实验室马里森第一个研制出晶体钟,用来计量时间;1933年,东京天文台首先装备了晶体钟,用来保存准确的时间。发展到现在,晶体钟在各个领域得到了更加广泛的应用,无论是在计量局的标准室里,还是在广场的高大建筑物上,或是在体育比赛的大厅里,我们都可以发现晶体钟的“踪迹”。虽然它们的计时精度要求各不相同,但它们的基本工作原理都是一样的。

晶体钟一般是由下列几部分组成的。高稳定晶体振荡器将5兆赫(或2.5兆赫)标准信号送给第一个分频器,分频5×106次,得到每秒一周的信号,即“秒”信号;再通过第二个分频器,分频印次,就得到每60秒一周的信号即“分”信号;再经过第三个分频器,继续分频印次,就得到每3600秒一周的信号,即“时”信号。将分出的秒、分、时信号送到译码显示电路,就可以以数字形式显示出××时、××分、××秒来,和石英手表一样读起来非常方便。现代的数字显示方法多种多样,有数码管显示,发光二极管显示、液晶显示及等离子显示等。显示的颜色有红的、橙色的、绿色的……数字闪烁跳跃,十分直观好看。

光是这样还不够,我们可以想象到,如果振荡器不断地输出标准信号,时间一分一秒地积累起来,就会出现“25时××分××秒”的情况,时间再长会出现35小时、48小时……的情况,这就和我们实际应用产生了差异。所以还必须加上一套调整电路,当时间积累满34小时后,使整个系统完全恢复到零位,计时再重新开始,这就是“复零电路”的作用。正像我们常用的钟表一样,指示的最大数值是12点,过了12点以后,指针的读数又重新开始了。

如果我们用频率变换的方法,将得到的秒信号驱动一个机械装置——同步钟,一个秒信号使同步钟的秒针跳动一次,并带动分针、时针,这就构成了一个机械指示的晶体钟,这跟我们日常用的钟表就更相似了。

讲到这里,需要特别指出,在信号变换过程中,并没有改变高稳定晶体振荡器的稳定度,得到的时、分、秒信号的稳定度仍然可保持在10-10量级。从这个意义上来说,高稳定晶体振荡器就相当于普通钟表里的“机械摆”,它是稳频的关键部件,所以有人管它叫做“晶体钟摆”,也是有一定道理的。

如果1台晶体钟的稳定度是1×10-10,那么它相当于多少年差1秒呢?相当于317年差1秒,通常我们就说成3印年差1秒。这样的钟多准啊!如果我们每一代人按30年来计算,那么3印年就整整是10代人的时间!这就是说,我们上溯10辈的先祖对准的钟表,走到现在,只不过才差上1秒钟!

同类推荐
  • 身体的透视(上)

    身体的透视(上)

    以目前的科学水平,人类在认识自身的生命问题上还不能做出全面准确的解答,但是,这也正是人类探索自身奥秘的动力,它将促使科学溯难而上,最终实现人类认识自身生命的美好愿望。《身体的透视(上)》在纵谈人的生命基础上,重点解读人体的性别特征、透视人体中的细胞和组织、触摸人体的五官、详解神秘的大脑及其神经网络、解析人体的运动构架、揭秘人的心肺与呼吸机能。
  • 医疗:疾病克星

    医疗:疾病克星

    本书讲述的是药物与医疗技术发明发现背后那些鲜为人知而又令人着迷、展示伟大人性以及科学探索精神的故事。书中收集了大量的第一手资料和研究轶事,以及很多当今医学界的最新研究成果与信息,将其一一展现在读者的眼前。它是一本图文并茂的科普作品,适合广大青少年读者阅读。
  • 透视地球

    透视地球

    主要从各个方面介绍地球的起源、运动、构造和特征,海陆变迁、构造运动、山川地貌等各类地质地理现象,人类对地球研究的认识方法、过程和成果。中外主要地质学派的代表人物及观点。《透视地球》语言通俗易懂,可以让读者对地球的各方面有一个全面的了解。
  • 出土的谜团(下)

    出土的谜团(下)

    历史的长河缓缓地流淌,尘封的古迹变得更加神秘,循着千年古迹散发的神秘光芒,考古学者掘开尘封的古土,让一个个难解之谜呈现在人们面前。每一处远古遗迹的开掘,都展示出奇异的世界,散发着迷人的光点,吸引着人们去探寻。本书向读者展示了人类在时空长廊里考证历史的不停脚步。
  • 神秘的人体(探索宇宙奥秘系列丛书)

    神秘的人体(探索宇宙奥秘系列丛书)

    宇宙,是这个世界上谜团最多的地方,也是最吸引孩子好奇心的地方。宇宙包含着最神秘的未知和疑问,人类正在以高超的科学手段和不懈的努力不断深入探索宇宙的深处,希望了解人类自身的过去与未来。而地球是我们人类赖以生存的家园。在漫长的岁月中,人类一直在这个星球上繁衍生息。虽然它只是太阳系中一颗普通的行星,但它在许多方面却又是独一无二的:它是太阳系中唯一一颗表面大部分被水覆盖的行星,也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球……《探索宇宙奥秘系列丛书》向孩子们展示这个既熟悉又神奇的世界。
热门推荐
  • 从头到脚谈养生

    从头到脚谈养生

    本书系保健养生读物,以贴近生活和实用的中医知识,介绍身体各个部位保健的相关知识。
  • 天体密码破译

    天体密码破译

    宇宙的无限魅力就在于那许许多多的难解之谜,使我们不得不密切关注和发出疑问。本书包括太阳与人类的关系、日食形成的原因、恒星起源的假说、解释星系撞击、陨星坠落会伤人吗等内容,去伪存真地将未解之谜与科学研究结合起来,非常适合广大青少年读者阅读和收藏。
  • 创业实战

    创业实战

    本书紧密围绕创业过程中的关键问题编写,包括:激发创业头脑、提升创业能力、确定创业战略、掌握创业管理、运用创业模式、创业模拟训练、实施创业实战等,内容丰富,知识性强,具有以下三个特点:第一,结构简练,条理清晰;第二,深入浅出,通俗易懂;第三,实战性强,便于操作。既可作为全国高等院校管理类本科生以及非管理类学生的创业管理教材,也可作为企业创业培训的教材,还可作为社会各方研究者、创业者的自学参考书。
  • 王者荣耀:萌新成长笔记

    王者荣耀:萌新成长笔记

    一个刚开始接触Moba游戏的主角慕星,第一个入门的便是王者荣耀。新手的她将会在王者荣耀里玩出什么风采?
  • 终极系列之风灵

    终极系列之风灵

    尹小灵尹小枫还有小飏的妹妹是一个外表坚强内心脆弱的女生曾经被他的哥哥还有爸爸妈妈不信任过所以相当的讨厌十年前的金时空。
  • 爱会痛

    爱会痛

    一个对任何事好似淡然,但却有着他人不知道的脆弱一面的女生。因为爱了、信了、但却被爱伤了、痛了。伤痛过后的她将怎样面对以后的生活呢?是否继续坚持下去?或是放弃呢?
  • 末日翅膀满天飞

    末日翅膀满天飞

    我叫夏小桔,朋友们叫我小桔,或者桔子,现在我要讲的是一个非常奇怪的故事。故事的起因,是从我跟合租的闺蜜一起减肥开始,那天我们朦胧中看到了传说中的“蟑螂鼠”……
  • 槐问长生

    槐问长生

    一个渴望逍遥的灵魂来到仙魔肆虐的世界却变成一棵不能移动的槐树,自由,我所欲也,长生,亦我所欲也!
  • 陌上花开早

    陌上花开早

    春间三月,成就他与她的初见,他一袭白衣立于闹市中,温和的笑意始终挂于面庞,她惊艳。她说他与她不能一见钟情,但求日久生情。她爱他,爱得莽撞,爱得单纯,爱得体无完肤,最后的最后,他成亲,她笑着说恭喜。她以为他不爱她,可她不知道他也爱她,可他却终是爱而不得。这是一个爱而不得的故事,结局从一开始便已成定局。听我向你细细道来
  • 黑暗凶手

    黑暗凶手

    黑夜一桩命案打破了人们的警觉,承受挚爱失去的痛苦,誓要将歹徒抓铺,前方的危险有多少未知,又有多少人惨遭毒手,令人惊悚的手法,令人害怕黑夜。危险不止一个。