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維護網絡時間服務器之時間原理
點擊次數：2874 發布時間：2010-9-13
計時器是如何工作的呢？
從人類發明歷法以來，不時的嘗試發明各種計時工具，用以滿足生活、生產活動的需要，不論日晷、克里斯蒂安·惠更斯的鐘擺、約翰·哈里森的航海天文鐘,沃倫·馬里森的石英鐘，拉比的原子鐘，都是人類探索計時器具征途中的關鍵里程碑。除了知道他做出的貢獻，探索的方向和價值又在哪里呢？下面我從時鐘的基本原理談起。
如下圖所示：
對于時鐘，先不考慮具體的物理形式，其基本的思想是帶有進位的計數器，
即有固定間隔，多少個間隔是1秒，滿60秒，加1分鐘；滿60分鐘加1小時 等等
頻率源：以一個固定的頻率（周期）固定的出現信號的物體。可以是中自然現象如日晷上的影子，也可以是裝置活動特征，如鐘擺的擺動。
計數器對頻率源計數，達到計時的目的計數器的實現有不同的形式，機械鐘表聯動的齒輪，電子時鐘實時時鐘，計算機里的軟件等。
從上面的分析可以看出，一個時鐘器具計時是否準確，主要取決與兩個部分：頻率源和計數器，這兩個局部任何一個制造和運行隨機誤差，都會對計時的準確度發生重要影響。
分析兩個時鐘來看一看頻率源和計數器對時鐘的影響，以及關鍵人物對計時歷程做出的貢獻。
人類在機械計時器具構建的過程中，zui重要的一布是頻率源的選取，這個頻率源要有穩定的周期（頻率）又要方便被機械裝置識別（即能夠簡單的驅動機械計數器）zui早時音叉，但是音叉頻率與材料、形狀密切相關，當時工業上很難制造多個在頻率上相同（或高度接近）音叉，所以音叉為基礎的計時器具精度很低，人工制造的計時器具和激進天文還差的很遠，大多數情況只能當作一個的玩具。知道鐘擺的呈現，才得以改觀，
知道
其中l為擺長，g為重力加速度，可以看出只與擺長和重力加速度有關系。所以只要擺長相當，可以成批制造出周期相同的擺，雖然地理位置改變重力加速度g會改變，但是擺長很容易調整，通過擺長調整可以逆補重力加速度g改變。如果以重力擺為頻率源，那么便可以制造出和天文計時實用相當的時鐘。下圖為以重力擺作為頻率基礎的擺鐘原理示意圖。該類時鐘兩部份構成：鐘擺和齒輪計數器。兩部份通過機械檔板連接，發條（彈性鋼片）作為秒（或更小單位）齒輪旋轉的初始動力，鐘擺在通常位置時， 機械檔板鎖住秒齒輪，時分秒均不走動，當鐘擺擺到檔位位置時，機械檔板將秒齒輪松開，秒齒輪在發條的驅動下進一秒，同時按比例驅動分齒輪和時齒輪轉動，實現計時。
這個設計看其來很，當時航海待發現時代的呈現，這種簡單的擺鐘暴露出了自己的弱電，不能滿足航海導航的需要。這個弱點或者缺陷是由資料性質來引起的熱脹冷縮這個基本的原理作用在鐘擺的擺長上，極大的改變了鐘擺頻率源的穩定性，英國人約翰·哈里森
巧妙的解決了這個問題，設計一個復雜的穩定彌補結構，使得溫度對擺鐘的精度的影響大大減弱，并獲得英國國會專項獎金。從此以后，遠洋輪上一直普遍使用著哈里林發明的天文鐘。哈里森的發明為后世無數的航海者們提供有效而可靠的儀器。