（苏）ВНПипуныров 著   张遐龄 译

电子——机械手表

由于有触点存在，上述的电机械手表不能在寿命很长的时间保证工作的可靠性。另一个根本的缺点是大量的磁通量漏泄，导致很大的能量损失。这就引起了寻找其他的结构来解决这个问题，第一位的是不要求有电触点。今后的进步是在手表里应用晶体管无触点式擒纵机构。

公元1918年，B.爱克尔斯(Экклс)和Ф.卓尔丹(Джордан)在英国，以及公元1919年，Г.阿勃拉哈姆(Абрахам)和Э.勃洛赫(Блох)在法国，为了无触点控制摆的脉冲线圈，应用了三极真空电子管。同时，他们还提出了第一个电子——机械音叉调速器系统图，但是，由于电子管寿命很短和其他一些原因，这个驱动系统图未能得到广泛应用。在发明晶体管——点型晶体三极管之后，情况有了变化。

琼•巴尔金(Джон Бардин)和沃捷尔•勃列钦（Уолтер Бреттейн）于公元1947年12月23日发现，锗能够完成整流器的功能。公元1951年，他成功地完成了锗平面三极管——晶体管设计工作，这是现代半导体技术的基础元件。公元1956年，由于发现了晶体管具有能够完成接收放大电子管所有的功能的能力，这些发明家获得了诺贝尔奖金。这个发现的结果，产生和发展了半导体技术，其中包括应用锗晶体管来制造电子——机械手表。在电子——机械手表里，为了使振子处于振动状态，设计有脉冲形成电子系统。以前都是用摆和摆轮作为振子，以后用音叉。

在电子——机械调速器里，驱动系统是电子——机械装置，将电源电流的电能转换为驱动脉冲的机械能。

现今，电机械表和电子——机械表的基本区别在于：给手表振子传递能量时，电流电源线路的换向方法。在电机械表里，是用闭合普通触点的办法来实现换向的，而在电子——机械表里，是用晶体管换向的办法，也就是在这种表里，脉冲形成过程不是靠触点实现的，而是靠晶体管。与此相对应，电机械表称之为接触式的，电子——机械表称之为非接触式的。

第一次关于晶体管电子——机械调速器的数据，是法国工程师M.拉维(Лаве)和Ж.吉特切(Дитче)在公元1953年建议，公元1957年公布的。在公元1953~1956年之间， 法国“Ато”公司根据这个原则设计了“Хроностат”型的电子——机械精密计时器，并以“Леруа”牌成批生产。在这种计时器里，用带有磁——电驱动系统的摆轮——游丝系统作为调速器，脉冲形成级是平面锗三极管装成的。

在电手表里，开始时，晶体管是作为非常有效的手段用于使触点免受电火花的损耗。现今，晶体管手表已有若干个设计方案，这是大家都知道的。我们现在来研究一下“Эбош”牌和“Юнганс”牌这类手表的原理图。

"Эбош"牌手表（图1）装有中性电磁驱动，摆轮——游丝系统1、2作为走时调速器和指针机构电机。衔铁3、磁心4和极靴5是用高导磁率的缪镍铁合金制成。衔铁位于极靴之间磁心的间隙之中。绕组6完成脉冲线圈的功能。微型永久磁铁7 固定在安装在摆轴上的导磁体8上。在夹板10上固定有微型激励线圈9，接入晶体管11的基极和发射极。

当摆轮处于平衡位置时，晶体管在基极和发射极之间不导电（锁闭）。当摆轮脱离平衡位置，磁通量开始变化，这个变化在释放线圈中产生电动势。当电压每一次负值时，晶体管启通，集电极线路产生沿绕组6流动的脉冲电流。产生在极靴之间间隙中的磁场，与衔铁3相互作用，给摆轮传递冲量。

在晶体管手表里，从摆轮到指针机构的运动，是由类似接触式电手表相应线路中应用的装置传递的。

西德“Юнганс”公司于公元1967年生产出电子——机械摆轮式手表，牌号为“Атокрон”电源是“Меллори WH3”氧化汞电池，电压1. 3伏，电容量为150毫安小时，电池保证表走12~16个月.机心直径30.8毫米，厚5.5毫米，17钻.在表机里应用了下列电磁驱动装置。

在双摆轮上固定有4个圆盘形钡铁氧体永久磁铁；在磁铁之间的空气间隙中， 放置两个不动的平释放和驱动线圈，释放平线圈接入晶体管基极线路，驱动线圈接入产生脉冲电流的集电极线路。

摆轮的无阻尼振动，是靠平驱动线圈的电磁场脉冲来维持的。摆轮重0.45克，转动惯量为0.55×10-4克厘米2，摆轮振动频率3赫兹（每小时21000次碰撞），摆轮的游丝是用尼瓦洛克斯合金制的(11圈)。

摆轮振动转换为轮系单向间断的转动，是用擒纵叉和棘轮实现的。

机心的规格尺寸为30.8毫米，厚5.5毫米，17钻。机心用软磁材料制成的薄罩保护，以防止外界磁场的作用。

表的走时精度相当于对一级科学精密计时器的要求。

电子无接触脉冲形成系统的出现，消除了对频率的限制，其结果使得应用高频机械振子变为可能，诸如：音叉、振动片、杆件体系、弦线，等等。当表里保留着惯性机械擒纵机构时，这些都曾是不可采用的。

首先，成功地制造了具有电子系统的音叉手表。应用音叉来调整走时有着自己的历史。

音叉是在公元1711年由坎杰尔(Гендель)乐队号手Д.肖尔(Шор) 发明的，优秀的巴黎乐器巨匠和物理学家鲁道夫•坎尼格（Рудольф Кениг）只是在公元1867年使其完善起来。在运用H.尼阿杰(Ниаде)制造音叉表经验的基础上，坎尼格制定了称之为校准音叉的绝对方法，为此要建立必需的标准。为在任意时段里计数音义的振动，他利用了1秒钟完成64次振动的音叉，振动是由与表针接触连接的类似表的擒纵机构的装置来机械地维持的。只要音叉在固有名义频率范围内振动，表就能维持准确的时间。

公元1857年，物理学家Ж.里萨茹（Лиссажу）用试验方法证明，可以用纯电的手段维持音叉的振动，即利用音叉一个臂上的电磁铁和断续器。在里萨茹之前就掌握了断续器装置思想的智慧。众所周知，公元1837年，К.别支（Педж）已经酝酿出来电路的断续器装置的思想。拜尔德(Байрд)和尼夫（Нифф）也独立地如究了这个问题。他们曾是医生，对断续器装置感兴趣不仅是为了科学，还有为医学的目的。

里萨茹，是力学和声学的卓越的实验倡导者，在对周期重复运动研究事业中，曾研制了音叉调速器系统，它类似亚历山大•笨（Александр Бен）电钟系统，区别仅在于笨的钟用摆来调整，而里萨茹的表是用弹性音叉。

在音叉调速器里应用触点装置，与一系列的不完善藕合，尽管这些不完善之处与触点的变化无常的摩擦相联系的。公元1900年， A.吉叶（Гийе）试图在音叉调速器里应用炭素微音器代替触点断续器，以便避开那些不完善之处。微音器的电阻与音叉臂的倾斜程度成比例变化。为使音叉的振动转换成输出轴的转动，使用了棘轮机构。

公元1919年，X.M.达杜利安（Дадуриан）做了这样的试验：结音叉调速器装置用上有声齿轮电机，并同时间记录器一起使用，建立起调整其他音叉走时的标准。公元1878年，在美国授予发明有声齿轮电机的丹麦电信工程师П.拉库尔（Лакур）第一个专利。

但是，音叉调速器的现代史应该从公元1919年开始，正如上边所指出的，Б.爱克尔斯、Ф.卓尔丹、Γ.阿勃拉哈姆和Э.勃罗赫(Блох) 建议了第一个电子——机械音叉调速器系统。为维持机械系统的振动而应用电子管时，其中包括音叉振动，必须使用机械触点装置。除些之外，新方法的重要优点是，可以大大拓宽使用频率的区域，而在很小振幅时又可以实现振动。排除其他不稳定因素对音叉振动的影响，在音叉调速器就可以实现称之为自由摆的思想。

公元1921~1922年，爱卡尔特（Эккарт）、卡尔谢尔（Каршер）和凯捷尔（Кайзер）已经有可能这样论述精密音叉，如可能的声源，或测量时段的标准，或如电流断续器和同步器，但是，音叉的第二个用途引起了更大的注意。爱卡尔特在公元1922年论述了示波器，这里，音叉是用来作为同步器的。将音叉作为振子的研究和完善工作没有停止过，并且很快地就在一些国家物理实验室和研究院作为频率标准和测量短时段时使用了。

关于以后的进步，可以根据公元1923年公布的两篇文章来判断，其中一篇是泰金格顿（Теддингтон）的国家物理实验室的戴依（Дай）所著，另一篇是由纽约的巴尔电信实验室的Д.В.哈尔顿（Хартон）、Н.Х.利凯尔(Риккер)和В.А.马利松(Маррисон)所著。在这些文章里,叙述了上述人员在前2~3年时间里就制造表的音叉调速器工作的结果。Д.В.戴依将频率为1000赫兹钢音叉同有声齿轮电机一起使用，它们的动作借助减速器达到了同步，输入的电信号借助精密记时器与摆钟进行了比较。哈尔顿、利凯尔和马利松使用了频率为100赫兹的钢音叉和带有减速器的同步电机，以产生直接作用于表走时的电脉冲。

公元1925~1935年，在完善音叉振子作为频率和时间标准方面取得了很大成就，特别是在英国泰金格顿（Теддингтон）物理实验室。在由教授爱克尔斯和戴依开创的这个领域里，研究工作一直未停顿。在戴依和爱森（Эссен）的报告中，叙述了在完善和应用音叉方面10年工作的结果。其余完善方面，那里指出的是，应用爱林瓦尔合金音叉是想取得最大可能的温度补偿。这个问题，以及确定音叉应有的形状或者是它的几何形状、它的固定方法，使得任国许多学者和发明家感兴趣，其中有别尔格(Берг)、艾森豪威尔（Эйзенхаур）、奥古斯特(Август) 、卡罗里斯（Каролис）、格尔兰德（Герланд），等等。在类似的任务中，为了维持音叉的无阻尼振动，有关稳定应用电子管（三极管）的电子线路问题也占有相当的位置。但是，这个问题没有得到解决，这也是应该的，因为在50年代还未发明晶体管。但用微型音叉作为振动调速器和磁电晶体管驱动的手表，在计时仪器制造领域里是新技术的巨大成就。