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摆钟原理

发布时间:2013-09-22 09:08:50  

以摆作为振动系统的钟。通常都带有报时功能,所以又称自鸣钟。1582~1583年,意大利物理学家和天文学家伽利略发现了摆的等时性。1657年,荷兰物理学家和天文学家C.惠更斯利用摆的等时性原理发明了摆钟。后经不断改进,沿用至今。摆钟可根据用途和要求制成座钟、挂钟、落地钟、子母钟的母钟、天文钟等型式。摆钟的报时方式通常为机械打点报时,也有用电子扩音报时的。近代帝王宫廷中使用的摆钟,常附有一套机械传动机构,以精工制作的人物、山水、飞禽、走兽等活动形象进行报时。

摆钟的机芯结构通常包括走时和报时两大系统。走时系统(见机械钟表机构)包括走时原动系、传动系、擒纵调速系、上条拨针系和指针系5个部分,其中擒纵调速系由擒纵机构和摆锤振动系统组成,合称擒纵调速器;报时系统由报时原动机构、传动机构、控制机构、打点机构和调速器等5个部分组成。

摆钟是利用摆锤的周期性振动(摆动)过程来计量时间,时间=摆的振动周期×振动次数。而摆的振动周期

一般来说,摆的重量是确定的,调节摆的引用长度(l)即可调整摆的振动周期。摆的引用长度减短,时钟变快;反之则变慢。对精密摆钟,也有用附加重物法来微调摆的振动周期。摆钟放置在不同的地理位置(不同的地球纬度和海拔高度)中,摆锤的重力加速度会发生变化从而影响其振动周期。摆钟放置在不同温度和气压的环境中,也会引起振动周期的变化。温度变化会引起摆的各部分尺寸包括摆的引用长度的变化。一般是温度升高,摆胀长而钟变慢;反之则摆缩短而钟变快。因此,精密摆钟常用不同的线胀系数的材料制成温度补偿管,以补偿温度影响。气压的变化会引起空气阻力和空气密度的变化,从而引起振动周期的变化。因此,精密的摆钟常将摆安装在恒压的壳体中,以消除气压影响。

摆的振动幅度影响到钟的等时性。振幅愈小,振幅变化所造成的日差(见钟表日差)变化愈小,即等时性愈好,因而精密摆钟常采用长摆杆小摆幅。但是,小摆幅对外界来的震动和撞击很敏感,因而对安装环境要求很高。摆钟的走时日差一般可以达到20秒/天以内,精密摆钟达千分之几秒。

摆钟是机械钟。有的石英电子钟虽然也装有摆锤或扭摆,但只起装饰作用。

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