專利名稱：電子鐘表測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于測量電子鐘表走時精度的裝置。
目前對電子鐘表的走時精度的測量，一般都采用頻率計(jì)來測量其頻率，然后再由手工計(jì)算，頗為麻煩，而且為了測量其頻率，還必須打開外殼將信號引出，加以放大后再送入頻率計(jì)測量，一不當(dāng)心，會在測量過程中將待測電子鐘表損壞。
本實(shí)用新型的目的是提供一種能精確、快速、方便地測量電子鐘表的走時精度的裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是1.電子鐘表的計(jì)時最小單位為秒，即其存在周期秒脈沖信號，因而會產(chǎn)生周期秒脈沖電磁波，故本實(shí)用新型通過對電子鐘表的周期秒脈沖的檢測或周期秒脈沖電磁波信號的檢測，來確定其瞬時日差或瞬時月差；2，檢測信號非常微弱，而且常常處于很強(qiáng)的噪聲環(huán)境中，如廣播電臺的電磁波、電話機(jī)振鈴信號電磁波、電燈開關(guān)信號電磁波等等，因此，必須采用寬頻帶低噪聲放大及鎖相技術(shù)，以保證測量裝置的高靈敏度和抗干擾能力，以及使用時頻技術(shù)中的相關(guān)閘門噪聲抑制技術(shù)，進(jìn)一步提高抗干擾能力；3.采用微機(jī)技術(shù)，設(shè)置測量計(jì)算程序，以簡化硬件設(shè)計(jì)，提高整機(jī)的可靠性和快速計(jì)算，并顯示測量結(jié)果。
因此，本實(shí)用新型包括微機(jī)、與該微機(jī)的輸入和輸出端分別相連接的鐘表秒周期計(jì)數(shù)單元和顯示單元，以及標(biāo)準(zhǔn)頻率信號發(fā)生單元，特點(diǎn)是，還有與待測鐘表相聯(lián)結(jié)的秒信號檢測頭和其依次后接的整形單元、閘門鎮(zhèn)噪邏輯單元，該閘門鎮(zhèn)噪邏輯單元的輸入端還與該標(biāo)準(zhǔn)頻率信號發(fā)生單元的輸出端相連接，并與該微機(jī)的輸入/輸出口相連接，其輸出端與該鐘表秒周期計(jì)數(shù)單元的輸入端相連接。
進(jìn)一步，本實(shí)用新型的秒信號檢測頭，分為傳感式(電磁信號傳感)和直接式(與鐘表電源端連接)二種，并根據(jù)檢測對象分為1.對于指針式(第三代)石英電子鐘表，其在秒針跳動時會放出微弱秒脈沖電磁波，因此，檢測頭包括電感式傳感器和其依次后接的三極管射極跟隨器、寬頻帶低噪聲高增益放大器，該傳感器被置于該鐘表的電磁場里，由屏蔽罩將環(huán)境噪聲加以屏蔽，放大器的總增益約為120dB。
2.對于液晶式(第四代)石英電子鐘表，其所發(fā)出的電磁波信號是由連續(xù)頻率信號產(chǎn)生的，比指針式石英鐘表產(chǎn)生的電磁波信號小得多，因此，檢測頭包括電容式傳感器及依次后續(xù)連接的三極管射極跟隨器、寬頻帶低噪聲高增益放大器和鎖相鎮(zhèn)噪電路單元，該電容式傳感器沒有屏蔽，其與環(huán)境噪聲信號一起經(jīng)由高增益放大器放大后送入鎖相鎮(zhèn)噪電路單元，經(jīng)處理后，環(huán)境噪聲在長期(2秒以上)的積分為零，而對石英電子鐘表的頻率信號則予以相位鎖定，被保留下來。
3.指針式石英電子鐘表，由于秒針跳動驅(qū)動電流較大，因此，會使其電源產(chǎn)生脈動紋波，可直接經(jīng)由高增益(一般為120dB)放大器放大，因此，可采用直接式測量，其包括石英鐘表外接電源和其依次后接的三極管射極跟隨器、低噪聲高增益放大器。
本實(shí)用新型的技術(shù)指標(biāo)如下1.可測鐘表類指針表(第三代)、液晶式(第四代)石英電子鐘表(包括邏輯調(diào)頻電路的電子鐘表，但閘門時間須放在10秒以上)。
2.測量周期及閘門時間閘門時間為2秒、10秒、20秒，自動四檔可選擇，自動檔測量范圍20秒～255秒，周期自動調(diào)整。
3.量程范圍(1).閘門時間為2秒時，日差為0.00-±99.99秒/天，分辨率為0.01秒，月差為0-±3000秒/月，分辨率為1秒；(2).閘門時間為10秒時，日差為0.000-±99.999秒/天，分辨率為0.001秒，月差為0.0-±3000.0秒/月，分辨率為0.1秒；(3).閘門時間為自動時，被測表周期必須大于10秒，分辨率同(2)；(4).月差以30天計(jì)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.使用方便被測量的電子鐘表不需要打開表殼(包括金屬表殼)，只要將電子鐘表放在特定位置，即可接收到電子鐘表的秒脈沖電磁波信號。因?yàn)樵谔囟ǖ奈蛔酉旅嬗行盘杺鞲衅鳎⑷醯男盘柦?jīng)過鎖相放大器之后，即可以進(jìn)行分析計(jì)算；而在鐘表生產(chǎn)廠，則可采用直接測法，只需接上本實(shí)用新型提供的電源，即可測量。
2.測量和計(jì)算同時進(jìn)行本實(shí)用新型由8031單片機(jī)測量和計(jì)算一次完成，不需要邊測邊算。
3.操作方便由于設(shè)計(jì)時盡量考慮到使用者的方便，一旦選好了測量的范疇，只要將電子表放在特定的位置，毋需多余的操作，2秒鐘內(nèi)即可看到該表的瞬時日差、平均功率等電子表的主要參數(shù)。
本實(shí)用新型的附圖簡單說明如下

圖1是本實(shí)用新型的電原理結(jié)構(gòu)方框圖。
圖2是本實(shí)用新型的檢測頭的電原理圖。
圖3是本實(shí)用新型的電感式傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的整形單元電原理圖。
圖5是本實(shí)用新型的閘門鎮(zhèn)噪邏輯單元和秒周期計(jì)數(shù)單元電原理圖。
圖6是本實(shí)用新型檢測頭另一實(shí)施例電原理圖。
圖7是本實(shí)用新型的電容式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本實(shí)用新型的檢測頭再另一實(shí)施例電原理圖。
圖9是本實(shí)用新型的微機(jī)內(nèi)設(shè)程序的流程圖。
下面，我們根據(jù)圖1～圖9給出本實(shí)用新型三個實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，以便進(jìn)一步提供本實(shí)用新型的技術(shù)細(xì)節(jié)。
實(shí)施例1.根據(jù)圖1～圖5以及圖9，給出本實(shí)用新型一個電感式傳感檢測的電子鐘表測量裝置，其適合對于指針式電子鐘表的走時檢測。
請參閱圖1，從圖1可見，本實(shí)用新型包括依次成電路連接的秒信號檢測頭1、整形單元2、閘門鎮(zhèn)噪邏輯單元3、鐘表秒周期計(jì)數(shù)單元4、微機(jī)5和顯示單元6，以及經(jīng)由閘門鎮(zhèn)噪邏輯單元3向鐘表秒周期計(jì)算單元4輸入時鐘脈沖的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號發(fā)生器7，該閘門鎮(zhèn)噪邏輯單元與該微機(jī)5的輸入/輸出口相連接。
請參閱圖2，本實(shí)施例的鐘表秒信號檢測頭1包括依次以電路相聯(lián)結(jié)的電感傳感器111、三極管射極跟隨器112和運(yùn)算放大器113，該運(yùn)算放大器113可以由幾級串聯(lián)構(gòu)成，其總增益約120dB。
該電感傳感器111的線圈骨架1112為工字磁芯該骨架1112上繞有線圈(圖中未示出)。并由鉑膜合金屏蔽罩1111屏蔽，該屏蔽罩1111為空心圓柱型，底面直徑為15毫米，高14毫米，上底開中心孔(如圖3所示)。
請參閱圖4，本實(shí)施例的整形單元2系由單穩(wěn)態(tài)集成電路IC2(4528型)和外接電阻R21、外接電容C22構(gòu)成的觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路，其對檢測頭1送來的秒脈沖信號進(jìn)行整形。
請參閱圖5，如圖所示，本實(shí)施例中，閘門鎮(zhèn)噪邏輯單元3包括依次連接的二級與非門31、32和一只對鐘表秒周期計(jì)數(shù)單元4提供清零脈沖的單穩(wěn)態(tài)振蕩器33。該單穩(wěn)態(tài)33的輸入端與該與非門31的輸出端相連接；與非門31的二個輸入端分別與整形單元2的Q端相接和與微機(jī)5的輸出端相連接，其輸出端則分別與微機(jī)5和與非門32的輸入端相連接，該與非門32的另一輸入端與標(biāo)準(zhǔn)頻率信號發(fā)生器7的輸出端相連接，其輸出端與鐘表秒周期計(jì)數(shù)單元4的時鐘信號輸入端相連接，微機(jī)5對與非門31的輸出信號由程序設(shè)定，微機(jī)5的工作流程如圖9所示。在平時微機(jī)5對與非門31的輸出為邏輯“1”，讓閘門等待檢測秒脈沖的到來，如此，當(dāng)?shù)谝粋€秒脈沖到達(dá)時，與非門31的輸出為“0”使微機(jī)5得到通知，于是使其輸出為“0”去把與非門31的輸入封閉，同時單穩(wěn)態(tài)振蕩器也對秒周期計(jì)數(shù)單元4送去清零脈沖，使其清零，如前所述，由于微機(jī)5對與非門31輸出“0”電平，使其輸出變?yōu)椤?”，從而標(biāo)準(zhǔn)頻率信號發(fā)生器7經(jīng)與非門32對秒期計(jì)數(shù)單元4送時鐘信號，該計(jì)數(shù)單元4進(jìn)行計(jì)數(shù)，與此同時，微機(jī)5也依程序設(shè)定進(jìn)行閘門時間計(jì)數(shù)，且在閘門設(shè)定時間未滿前0.2秒，將其輸出由“0”轉(zhuǎn)為“1”，即開閘等待第二個秒脈沖的到來，又重復(fù)前面所述的動作，但自本次起，微機(jī)5在秒周期計(jì)數(shù)單元4清零脈沖前沿，將該計(jì)數(shù)單元4中的數(shù)據(jù)讀入，進(jìn)行瞬時日差，瞬時月差運(yùn)算，并將結(jié)果在顯示單元6上顯示，顯然，由于微機(jī)5的控制，即對與非門31關(guān)閘，從而使秒周期計(jì)算單元4工作時不致因突然干擾而受影響，大大降低干擾的機(jī)率。
圖5中，秒周期計(jì)數(shù)單元4在本實(shí)施例中共由8塊74LS162計(jì)數(shù)集成電路塊構(gòu)成，它們的地址和數(shù)據(jù)都掛在微機(jī)5的數(shù)據(jù)總線上，該微機(jī)5的閘門時間，即對秒脈沖的采樣周期為2秒、10秒和20秒，這樣，微機(jī)5采集了與非門31送來的石英鐘表中兩個電脈沖之間的周期數(shù)據(jù)(即秒周期計(jì)數(shù)單元4上的數(shù)據(jù))，將該數(shù)據(jù)除以采樣的時間常數(shù)(2秒；10秒；20秒)乘以(86400秒)日，就是所謂的瞬時日差；乘以(86400秒×30)月，就是所謂的瞬時月差。
最后，還要指出，本實(shí)用新型的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號發(fā)生單元7系采用市售產(chǎn)品，其主要由恒溫的石英振蕩器但任，輸出頻率5兆赫芝。
實(shí)施例2根據(jù)圖1和圖4～圖7以及圖9給出本實(shí)用新型一個電容式傳感檢測的電子鐘表走時精度檢測裝置，其適合用于測定第四代石英電子鐘表(液晶顯示鐘表)。
如圖6和圖7所示，本實(shí)施例的鐘表秒信號檢測頭1所檢測的是連續(xù)的頻率信號，該信號比指針式秒脈沖信號小得多，故該檢測頭1包括依次以電路連接的電容式傳感器121、三極管射極跟隨器122、運(yùn)算放大器123和鎖相鎮(zhèn)噪單元124，該運(yùn)算放大器123可由若干級運(yùn)算放大器串聯(lián)構(gòu)成，其總增益約為140dB，該電容式傳感器121為一圓形鍍金印刷板塊1211，其中間開分離槽1212，不用屏蔽。本實(shí)施例中，圓形鍍金印刷板塊1211的直徑＝18毫米，中間的分離槽1212的寬度為2毫米。鎖相鎮(zhèn)噪單元124由鎖相環(huán)集成電路塊構(gòu)成，本實(shí)施例中為CMOS鎖相環(huán)CC4046型電路塊，在接法上與通用接法不同之處是將其相位比較輸入腳與輸出腳相連接，這樣效果很好。
實(shí)施例3根據(jù)圖1、圖4、圖5、和圖8以及圖9給出本實(shí)用新型一個用于指針式電子石英鐘表的直接測定的例子，本實(shí)施例適合于生產(chǎn)廠家使用，用來測定機(jī)芯的走時。如圖8所示，檢測頭1包括5伏可調(diào)壓供電子鐘表用的直流電源131，該電源131與電子表的供電端相連接，并有后接三極管射極跟隨器112和運(yùn)算放大器113。
本實(shí)施例與實(shí)施例1之差別僅在采用可調(diào)壓5伏直流電源131替換電感傳感器111而已。
權(quán)利要求1.一種電子鐘表測量儀，包括微機(jī)(5)，與該微機(jī)(5)的輸入端和輸出端分別相連接的鐘表秒周期計(jì)數(shù)單元(4)和顯示單元(6)，以及標(biāo)準(zhǔn)頻率信號發(fā)生單元(7)，其特征在于還有與待測鐘表相聯(lián)結(jié)的秒信號檢測頭(1)和其依次后接的整形單元(2)，閘門鎮(zhèn)噪邏輯單元(3)，該閘門鎮(zhèn)噪邏輯單元(3)的輸入端還與該標(biāo)準(zhǔn)頻率信號發(fā)生單元(7)的輸出端相連接，并與該微機(jī)(5)的輸入/輸出口相連接，其輸出端與該鐘表秒周期計(jì)數(shù)單元(4)的輸入端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子鐘表測量儀，其特征在于所說的秒信號檢測頭(1)與待測電子表以電磁信號傳感相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子鐘表測量儀，其特征在于所說的秒信號檢測頭(1)與待測電子表的電源端直接連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子鐘表測量儀，其特征在于閘門鎮(zhèn)噪邏輯單元(3)包括依次連接的二級與非門(31)、(32)和輸入端與與非門(31)的輸出端相連接的單穩(wěn)態(tài)振蕩器(33)，該與非門(31)的二個輸入端分別與整形單元(2)的Q端和微機(jī)(5)的輸出端相連接，輸出端與微機(jī)(5)輸入端相接，該與非門(32)的二個輸入端分別與非門(31)的輸出端和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號發(fā)生單元(7)的輸出端相連接，而輸出端與該鐘表周期計(jì)數(shù)單元(4)的時鐘信號輸入端相接，該單穩(wěn)態(tài)振蕩器(33)的輸出端連接該鐘表周期計(jì)數(shù)單元(4)的清零端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子鐘表測量儀，其特征在于秒信號檢測頭(1)包括依次成電路聯(lián)結(jié)的電感式傳感器(111)、三極管射極跟隨器(112)和運(yùn)算放大器(113)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子鐘表測量儀，其特征在于秒信號檢測頭(1)包括依次以電路相聯(lián)結(jié)的電容式傳感器(121)、三極管射極跟隨器(122)、運(yùn)算放大器(123)和鎖相鎮(zhèn)噪單元(124)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的電子鐘表測量儀，其特征在于秒信號檢測頭(1)包括依次以電路相聯(lián)結(jié)的5伏可調(diào)的供給電子鐘表的直流電源(131)和其后接的三極管射極跟隨器(112)、運(yùn)算放大器(113)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子鐘表測量儀，其特征在于電感式傳感器(111)包括繞在磁芯骨架上的線圈和有開口的屏蔽罩。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子鐘表測量儀，其特征在于電容式傳感器(121)由圓形鍍金印刷電路板(1211)，并設(shè)有中間分離槽(1212)構(gòu)成。
專利摘要一種電子鐘表測量儀，包括微機(jī)和分別與微機(jī)的輸入、輸出端相連接的鐘表秒周期計(jì)數(shù)單元、顯示單元，以及標(biāo)準(zhǔn)頻率信號發(fā)生器，特點(diǎn)是還有依次連接的秒信號檢測頭、整形單元和閘門鎮(zhèn)噪邏輯單元。本實(shí)用新型由于采用寬頻帶低噪聲放大器和鎖相鎮(zhèn)噪及閘門鎮(zhèn)噪抑制技術(shù)，從而達(dá)到高靈度和高抗干擾的和諧，操作方便。
文檔編號G04D7/00GK2270241SQ9623019
公開日1997年12月10日 申請日期1996年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月3日
發(fā)明者沈季良 申請人:中國科學(xué)院上海天文臺