为什么石英表那么准？

稳定的固定频率振荡器。

所有时钟和手表都包含某种振荡器：

秒摆机械挂钟和橱柜钟 (0.5 Hz)
摆轮机械表机芯( 2–10 Hz)
石英机芯中的石英晶体（压电; 通常为 32,768 Hz (32.7 KHz)，但可以实现更高的频率，例如，Bulova Precisionist在 262 KHz）
铷标准（原子；6,834,682,610.904 赫兹（6.8 GHz））
铯标准（原子；9,192,631,770 赫兹（9.1 GHz））

上面提到的每个振荡器都以比它上面的振荡器更高的频率振荡，因此可以用作更精细计算时间的基础，前提是振荡频率“漂移”或漂移尽可能少（尽可能稳定） ). 有关更深入的技术细节，请参阅频率标准简介（PDF；来自国家标准与技术研究所（美国），1990 年）。

更精确的时间测量的目标是找到一个振荡器，它将以稳定的高频振荡（频率越高，越能够更精细地测量秒的分数），用某种计数器测量它的振荡，以及然后您将时间计算为该计数器和振荡器频率的函数：每秒有多少赫兹或节拍，一分钟有 60 秒，一小时有 60 分钟，一天有 24 小时，等等。

尽管您可能从奢侈（通常是机械）手表制造商那里听到了相反的说法，但所有手表都是计算机，即使是机械手表也是如此——它们只是非常专业的固定功能计算机：它们通过振荡器计算和显示时间，就像如上所述。

计算机械机芯的日期使它们变得更加复杂，因为我们使用了一个复杂且不规则的日历系统：

月份的长度不统一，
闰年（每 4 年）有一个月变化（多出一天），并且
每隔 100 年，我们就会跳过一个闰年（就像我们在 2000 年所做的那样——没有 2000 年 2 月 29 日）。

跟踪所有这些变化意味着机械运动中有更多零件和更复杂（零件如何相互作用）。

在基本机制（机械和/或电子）本身之后，手表精度归结为减轻或消除对振荡器和计数器/计算机制的外部影响：温度、冲击、磁场、物理机制磨损、熵、相对论；根据特定机芯或口径的要求进行维护，以保持其准确性。

1800 年代设计了机械通用计算机——您可能听说过Charles Babbage和他的差分机. 然而，在 20 世纪 40 年代，电子计算机被证明比机械计算机好得多（更快、更高效）。

自 1969 年 12 月推出原始Seiko Astron石英表以来，电子石英表在保持准确时间的主要功能方面也被证明比机械表好得多： Contrôle Officiel Suisse Des Chronomètres (COSC) 机械表“天文台”规范手表每天最大漂移 -4/+6 秒。典型的石英表机芯每月漂移不超过 ±15 秒（每天 0.5 秒）。

石英机芯的 32,768 Hz 常见频率对于任何值得他（或她）盐分的计算机程序员来说都是致命的赠品： ${2个}^{15} = 32, 768$ 所以很明显，这种运动使用了一个 15 位（二进制数字）的振荡计数器，每次计数器溢出（重置为零）时，就是一秒钟。对于计时码表（“秒表”功能）来说，这也足以测量十分之一秒、百分之一秒甚至千分之一秒。想要更精确？使用更高频率的石英振荡器，并在数字振荡计数器中使用更多位 - 这就是高精度石英 (HAQ) 手表的领域。

带液晶显示屏 (LCD) 的数字手表是完全电子的（“固态”曾是此类产品的营销用语，曾几何时），因此比机械手表更可靠、更耐用——没有移动部件，因此不会磨损无需润滑剂，因此与机械表不同，机械表需要每 3-5 年进行一次昂贵的专业维修以保持其准确性，而电子表不需要每 10 年更频繁地进行维修（这通常只是在变化电量耗尽时的电池）：卡西欧生产许多此类手表，价格高低（非常实惠）。

想要避免更换石英表电池？有太阳能手表，如Citizen Eco-Drive 手表，甚至不需要它。

到目前为止，人们发现将原子振荡器小型化到可以装入手表的尺寸是不可行的，尽管已经有人尝试过；比照。芯片级原子钟。

因此，为了获得比独立石英振荡器更好的手表精度（本文中最好的是Citizen Calibre 0100 （8,388,608 Hz 温度补偿石英机芯；可能是一个 23 位振荡计数器，因为 ${2个}^{23} = 8个, 388, 608$ ) 从 2019 年开始，每年漂移不超过 ±1 秒)，发明了无线电控制手表：它们具有石英机芯，还有一个无线电接收器，可以从国家计时机构获取UTC（时间），以调节（校正其漂移）它们的石英表动作；比照。“原子”或“无线电控制”手表如何工作？