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本帖最后由 hongo 于 2022-10-18 20:15 编辑
数码之家有很多网友使用和拆机一些没有晶振、直接用交流电频率为时间标准的时钟和钟控收音机，都抱怨这类钟的准确度太低了为什么还有人生产。这种钟通常都是外销产品而并非针对中国国内市场销售的，其实这种钟在有些国家是非常准的，比任何石英晶振都要准，因为这些国家的电网频率是用原子钟修正的，终年使用也不会有可见的误差。这种用原子钟修正的电网技术叫做TEC（Time Error Correction电网时间误差修正）最早是瑞士在60年代先开始用的，然后美国等国也开始广泛使用。其原理并不是把电网内所有电厂发电机的频率在任何时刻都以原子钟的精度精确固定在50、60Hz，这在技术上是不可能做到的，它其实是在一天24小时内保证发电机输出的交流电的总周期数达到50、60Hz精确频率所需要的总周期数，随时根据已积累的误差通过微调电网内所有发电机转速（频率）的方式来向原子钟的基准进行修正，也就是如果现在发电机转速快了一点，导致电网交流电的周期数增加，那么在下一个时间段就稍微调慢一点，以原子钟为基准进行修正。这东西说起来原理很简单，但是具体做起来还是很复杂的工程，特别是对于很大的国家的大型电网来说，尤其是基于六七十年代时候的技术水平，那时候计算机都是非常罕见的设备。瑞士电网的执行标准是以0.01Hz为最大修正量进行修正，也就是要求任何时候电网频率距离50Hz标准的误差不超过正负0.01Hz，在这个范围内可以根据需要根据实际的积累误差来进行频率的上下调整，让每天的电网交流电正弦波的总周期数必须严格精确地是50 Hz × 60 秒/分 × 60 分/小时 × 24 小时/天 = 4320000 个，以原子钟的时间为标准参照系。在这样的电网里，直接使用交流电为时间基准的时钟无论是指针模拟的还是数字的每天的积累误差都会一秒都不差，经年累月连续运行也不会有积累误差，虽然它可能每个小时内都有一点上下误差但是在下一个小时就会自动修正回来。
那些国家之所以这么做是因为六七十年代的时候当时稳定度高的石英晶体当时非常贵，而很多地方又需要非常精确的时间，比如火车站机场广播电台有些工厂等等，而且即使是高级的石英晶振也不能满足某些行业对长时间累积计时精度的要求，所以对整个社会来说最经济的办法不是每个地方都安装一个单独的极高精度时间基准，而是集中投资把所有地方都能使用的同一个电网做成一个精确的时间基准，这样全社会就都可以用非常低的成本得到非常准确的时间了，不仅仅是需要极高精度计时的特殊部门、就连普通家庭也可以免费享用到精确的时间基准，就像GPS系统本来是为了军事和科研等高精尖部门设计打造的，但是因为这个系统是单向广播式的、增加用户量并不会给系统本身增加任何成本所以普通百姓也能以简单的设备免费享用到GPS系统高精度的卫星定位服务。这种原子钟修正的电网甚至在数字显示的时钟广泛使用之前就已经建好了，用模拟指针时钟也能得到同样精确的计时，只要一个简单的交流同步电机就能做成一个极其精确的模拟式的指针钟表。当社会和科技进步到上世纪90年代的时候，长波无线电授时和GPS系统就开始实用化，这些新技术也能用比较低的成本实现高精确时钟（当然还是比交流电做基准贵得多），在技术上已经不必要再继续使用原子钟修正的交流电频率了，但是因为历史上已经存在了巨大的交流电时钟基准的市场，欧美一些国家几乎每家都有一个或几个这样依赖高精度电网频率的时钟，而且这时候这些国家的电力系统早都已经多年习惯使用原子钟修正，继续运行下去也并不增加电网的维护成本，所以一直到现在这些国家的交流电电网仍然是原子钟修正的极高精度的，所以也仍然在大量生产销售以交流电频率为基准没有晶振的看起来十分简陋的时钟电路产品。不过美国在2011年提出一项建议，逐步人为地降低电网TEC的精度增大误差以减少市场上使用交流电频率为基准的钟表等设备的数量（以促进技术进步的名义），这项建议到目前尚未真正实施。
我国因为历史上经济和技术都比较落后所以以前从来没想过要用原子钟修正电网频率，现在有这个财力和技术能力了，但是也没有必要了，因为已经有其他更容易做的替代方案比如长波无线电授时、GPS时间或者Wi-Fi同步校准计时等等，所以并没有这个市场需求。这就是技术上的“后发优势”，也就是别人走过的路我们不需要每个都走一遍，有些弯道现在可以轻易地以更新的技术直接绕过去。
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雷达卡
发表于 2022-10-18 00:25:20
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千斤顶
发表于 2022-10-18 00:37:12
发表于 2022-10-18 02:31:16
楼主
