鐘

時鐘或計時儀是一種測量和顯示時間的設備。時鐘是人類最古老的發明之一，滿足了比天然單元（如一天，月球月和年度）短時間間隔的需求。在千年中，在幾個物理過程上運行的設備已使用。

現代時鐘的一些前身可以被視為基於自然運動的“時鐘”：一個日dial通過在平坦表面上顯示陰影的位置來顯示時間。有一系列持續時間，一個眾所周知的例子是沙漏。水時鐘以及聖迪亞爾可能是最古老的陳述器樂器。 Verge逃生的發明發生了重大進展，這使得歐洲的第一個機械時鐘成為可能，這使得與平衡輪這樣的振盪計時器保持了時間。

傳統上，在鐘錶學（計時研究）中，術語時鐘被用於醒目的時鐘，而鍾表沒有敲響時間的時鐘被稱為時計。這種區別通常不再是不再做出的。手錶和其他可以在人的鐘錶上進行的鐘錶通常不稱為時鐘。彈簧驅動的時鐘出現在15世紀。在15和16世紀，時鐘製作蓬勃發展。準確性的下一個發展發生在1656年之後，由克里斯蒂亞·惠根（Christiaan Huygens）發明的擺鐘發明。提高時鐘的準確性和可靠性的主要刺激是確切時間保存在導航中的重要性。由彈簧或重量驅動的一系列齒輪的鐘錶的機制稱為發條；該術語用於擴展，用於在鐘錶中未使用的類似機制。電時鐘在1840年獲得了專利，並在20世紀引入了電子時鐘，隨著小型電池供電的半導體設備的開發而變得廣泛。

每個現代時鐘中的計時元素是一個諧波振盪器，一個物理對象（諧振器），可在特定頻率下振動或振盪。該對象可以是鐘擺，調諧叉，石英晶體或原子中電子發射微波時的振動，最後一個是如此精確，以至於它是第二個的定義。

時鐘有不同的顯示時間的方式。模擬時鐘用傳統的鐘錶和動手錶示時間。數字時鐘顯示時間的數字表示。使用了兩個編號系統： 12小時的時間符號和24小時符號。大多數數字時鐘都使用電子機制和LCD ， LED或VFD顯示器。對於盲人和使用電話，說時鐘用單詞來說明時間。還有一些可以通過觸摸讀取顯示的盲人時鐘。

詞源

時鐘一詞來自中世紀的拉丁語“貝爾”（ Clocca） ，並且具有許多歐洲語言的認識。時鐘從低地國家傳播到英國，因此英語單詞來自中低級德國和中間荷蘭克洛克。這個詞源自中部英語clokke ，古老的北法國斗篷或中間荷蘭斗篷，所有這些都意味著“鐘聲”。

設備時間的歷史

聖迪亞人

在每天的過程中，太陽在天空中的明顯位置發生了變化，反映了地球的旋轉。由固定物體施放的陰影相應地移動，因此它們的位置可用於指示一天中的時間。聖迪亞爾通過在（通常）平坦表面上顯示陰影的位置，其標記與小時相對應。聖迪亞爾可以是水平，垂直或其他方向。聖迪亞爾在古代被廣泛使用。有了緯度的知識，結構良好的日dial可以在一兩分鐘內以合理的精度來測量當地太陽能時間。直到1830年代使用電報和訓練城市之間的標準化時間和時區時，聖迪亞族繼續用於監視時鐘的性能。

測量持續時間，經過的時間和間隔的設備

許多設備可用於標記時間的流逝，而無需尊重參考時間（一天的時間，小時，分鐘等），並且對於測量持續時間或間隔很有用。這種持續時間的示例是蠟燭時鐘，香時和沙漏。蠟燭時鐘和香的時鐘都以相同的原則作用，其中資源的消耗或多或少是恆定的，可以對時間段段進行合理的精確且可重複的估計。在沙漏中，以恆定速度倒入微小孔的細砂表示時間的預定時間。資源不是被消耗的，而是重複使用的。

水時鐘

水時鐘以及聖迪亞爾可能是最古老的陳述器樂器，唯一的例外是日常計數棒。鑑於它們的偉大古代，何時何時何時何地存在，也許是不可知的。碗形流出是水時鐘的最簡單形式，眾所周知，在公元前16世紀左右，巴比倫和埃及存在。包括印度和中國在內的世界其他地區也有早期的水時鐘證據，但最早的日期不確定。但是，一些作者寫了關於世界這些地區最早出現在公元前4000年的水時鐘。

塞拉爾斯（Cyrrhus）的馬其頓天文學家Andronicus監督了公元前1世紀雅典風塔的建設，該建造內部裝有一個大型的Clepsydra以及外面的多個著名的日光浴，使其能夠充當早期鐘錶。希臘文明和羅馬文明以提高準確性提高水時鐘設計。這些進步通過拜占庭和伊斯蘭時期傳遞，最終返回歐洲。獨立地，中國人在公元725年開發了自己的高級水時鐘（水鐘），將他們的想法傳遞給了韓國和日本。

一些水時鐘設計是獨立開發的，並且通過貿易的傳播傳遞了一些知識。現代的社會沒有現代工業社會中存在的準確計時要求，在這種社會中，每個小時的工作或休息都會受到監控，並且無論外部條件如何，都可以在任何時候開始或完成工作。取而代之的是，古代社會的水時鐘主要是出於占星術原因。這些早期的水時鐘用日ad校準。雖然從未達到現代時計的準確性水平，但水時鐘是數千年來最準確，最常用的時鐘設備，直到被17世紀歐洲的更準確的擺時鐘取代。

伊斯蘭文明通過精心製作的工程進一步提高了時鐘的準確性。在797（或可能是801）中，巴格達的阿巴巴西德哈里發，哈倫·拉什德（ Harun al-Rashid ）向查理曼大帝（Charlemagne ）展示了一隻名為Abul-Abbas的亞洲大象，以及一個水時鐘的“特別精緻的例子”。教皇西爾維斯特二世將時鐘引入了北部和西歐，大約是公元1000年。

機械水時鐘

第一個已知的齒輪時鐘是由公元前3世紀的偉大數學家，物理學家和Archimedes發明的。阿奇米德（Archimedes）創造了他的天文鐘，這也是杜鵑時鐘，鳥兒唱歌和每小時移動。這是第一個Carillon時鐘，因為它同時播放音樂，一個人眨了眨眼，對唱歌的鳥感到驚訝。 Archimedes的時鐘與四個重量，配重的系統一起使用，該系統由浮力系統在水容器中調節，帶有虹吸管，可調節時鐘的自動延續。這種時鐘的原理由數學家和物理學家英雄描述，他們說其中一些人可以使用鏈中的鏈條，該鏈轉換了機制。正如普羅科皮斯（Procopius）所述，亞歷山大時代可能建造的另一個希臘時鐘可能是在加沙。加沙時鐘可能是一種流星，即，一棟顯示天體現象和時間的建築物。它有一個時間的指針，一些與阿基米德時鐘類似的自動化。每小時有12扇門打開一扇門，大力神表演他的勞動，獅子在一點點等等，晚上，每小時都會看到一盞燈，有12個窗戶打開時間來顯示時間。

Tang Dynasty的佛教僧侶Yi Xing與政府官員Liang Lingzan在723（或725）逃脫了供水的Armillary Sphere和Clock Drive的運作，這是世界上第一個發條的逃脫。 Song Dynasty Polymath and Genius Su Song （1020–1101）將其納入了他在1088年對Kaifeng天文鐘塔的巨大創新中。 ，以及冬季寒冷溫度（即液壓）的秋季或液體汞。

在Su Song的Waterwheel Link Workwork設備中，隨著重力的定期施加，逃脫的逮捕和釋放的作用是隨著有限尺寸的液體填充容器的連續流動而實現的。因此，在一條演變中，Su Song的時鐘將Clepsydra的概念和機械時鐘結合在一起，成為由力學和液壓學運行的一個設備。 Su Song在他的紀念館中寫了這一概念：

根據您的僕人的看法，過去王朝有許多天文工具的系統和設計，在次要方面彼此不同。但是，將水力用於駕駛機構的原理一直是相同的。天堂移動而不會停止，但水流（和跌落）也是如此。因此，如果使水以完美的均勻度倒入，那麼（天堂和機器）的旋轉運動的比較將不會顯示出差異或矛盾。對於不斷的不斷而動盪。

歌曲還受到Zhang Sinun （公元976年）創建的較早的Arsillary Sphere的強烈影響，後者還採用了逃生機制並使用了液態汞，而不是在他的天文鐘塔的水上旋轉中。 Su Song的天文塔的機械發條配有一條出色的駕駛輪，直徑為11英尺，載著36勺，將每個勺子倒入每個水中，從“恆定級別的坦克”中以均勻的速度倒入。鐵的主要駕駛軸，其圓柱頸部支撐在鐵新月形的軸承上，以小齒輪結束，該齒輪在主垂直變速箱軸的下端接合了齒輪。這座偉大的天文學水力學鐘樓大約是10米（約30英尺），具有鐘軌，並通過旋轉的輪子和液態汞旋轉的輪子供電。 Su Song的鐘錶的全尺寸工作複製品存在於中華民國（台灣）的國家自然科學博物館，台中城。這種全尺度，功能齊全的複製品，高約12米（39英尺），是由Su Song的原始描述和機械圖製成的。中國的逃避向西傳播，是西方逃生技術的來源。

在12世紀，美索不達米亞的工程師Al-Jazari （居住在1136–1206）為納西爾·丁（ Nasir al-Din）的Artuqid國王（Artuqid of Diyar-Bakr）工作，他製作了許多形狀和大小的時鐘。最著名的時鐘包括大象，抄寫員和城堡時鐘，其中一些已成功地重建。除了告訴時間外，這些大時鐘是烏爾圖克州身份，宏偉和財富的象徵。通過阿拉伯語和西班牙文本的翻譯，可能會在歐洲傳播這些汞逃生。

完全機械

horologia一詞（來自希臘語ὥρα- “ hour”和λέγειν -'to tell'）用於描述早期的機械時鐘，但是使用該詞（仍然用幾種浪漫語言使用）來掩蓋了真實的本性機制。例如，有記錄在1176年，法國的Sens Cathedral安裝了“ Horologe ”，但所使用的機制尚不清楚。根據Jocelyn de Brakelond的說法，在1198年，在聖埃德蒙斯伯里修道院（現在是Bury st Edmunds ）的大火中，僧侶“跑到時鐘”來取水，表明他們的水時鐘足夠大，可以幫助埃克斯特省偶爾的大火。單詞時鐘（通過來自舊愛爾蘭clocc的中世紀拉丁語Clocca ，既意思是“貝爾”），它逐漸取代了“ horologe”，這表明正是鍾聲的聲音也表徵了歐洲13世紀時期原型機械時鐘的特徵。

在歐洲，在1280年至1320年之間，教會記錄中對時鐘和鍾表的參考數量有所增加，這可能表明已經設計了一種新型的時鐘機制。現有的使用水力的時鐘機制已被改編成從體重下降的驅動力中。這種功率由某種形式的振盪機制控制，可能來自現有的鈴鐺環或警報設備。這種受控的功率釋放 - 逃逸 - 標誌著真正的機械時鐘的開始，這與前面提到的齒輪時鐘不同。在真正的機械時鐘發展的激增過程中，出現了邊緣逃逸機制，這種機械時鐘的發展不需要任何形式的流體功率，例如水或汞。

這些機械時鐘的目的是兩個主要目的：用於信號和通知（例如，服務和公共事件的時機）以及對太陽系進行建模。以前的目的是行政；鑑於天文學，科學和占星術的學術利益以及這些主題如何與當時的宗教哲學融為一體，後者自然而然地產生了。天文學家和占星家都使用了Astrolabe ，並且在旋轉板上施加發條驅動器以生產太陽系的工作模型是很自然的。

主要用於通知的簡單時鐘安裝在塔中，並不總是需要臉或手。他們本來會宣佈在設定的祈禱時間之間的規范小時或間隔。隨著日出和日落時代的變化，規范小時的長度變化。較複雜的天文鐘本來會有移動的撥號或手，並且會在各種時間系統（包括意大利小時，規範的時間和時間由天文學家衡量的時間）中顯示時間。兩種風格的時鐘都開始獲得奢侈的功能，例如自動機。

1283年，在英格蘭南部貝德福德郡的Dunstable Priory安裝了一個大時鐘。它的位置上方的Rood屏幕表明它不是水時鐘。 1292年，坎特伯雷大教堂安裝了“大霍洛格”。在接下來的30年中，在英格蘭，意大利和法國的許多教會機構中提到了時鐘。 1322年，在諾里奇（Norwich）安裝了一個新時鐘，這是一個安裝在1273年的較早時鐘的昂貴替代品。它的天文錶盤具有大型（2米）的天文錶盤，上面有自動機和鈴鐺。安裝的費用包括兩年的全職工作。

天文

精心製作的水時鐘，“宇宙發動機”是由Su Song發明的，是一種中國多層，在1092年在中國設計和建造。這款偉大的天文學水力學鐘樓大約十米高（約30英尺） ，並間接地由帶有水和液態汞的旋轉輪，它變成了能夠計算複雜天文問題的質量。

在歐洲，到1336年，沃靈福德（Wallingford）的理查德（Richard）在阿爾本斯（ Albans）建造的時鐘，以及1348年至1364年在帕多瓦（Padua）的Giovanni de dondi建造的時鐘。它們不再存在，但是對其設計和構建的詳細描述已經生存，現代複製品已經進行了。 。他們說明了機械時鐘的理論被轉化為實用結構的速度，並且也表明其發展的眾多衝動之一就是天文學家渴望研究天體現象。

Giovanni Dondi Dell'orologio的Astrarium是一個複雜的天文鐘，由1348年至1364年在意大利帕德多（ Padua） ，由醫生和鍾表製造商Giovanni Dondi Dell'orologio建造。天線有七個臉和107個移動齒輪。它顯示了當時已知的太陽，月亮和五個行星的位置以及宗教盛宴。 Astrarium高約1米，由一個七面黃銅或鐵框架組成，該框架放在7個裝飾性爪形的腳上。下部提供了一個24小時的錶盤和一個大日曆鼓，顯示了教堂的固定盛宴，可移動的盛宴以及月球上升節點的十二生肖中的位置。上部分包含7個錶盤，每個錶盤的直徑約為30厘米，顯示了Primum Mobile ，Venus，Mercury，Mocury，Moon，Mot，Saturn，Jupiter和Mars的位置數據。正上方24小時的錶盤上方是Primum Mobile的錶盤，之所以稱為，是因為它重現了恆星的晝夜運動以及太陽在恆星背景下的年度運動。每個“行星”錶盤都使用複雜的發條來產生行星運動的合理準確模型。這些都與托勒密理論和觀察結果相當同意。

沃靈福德的時鐘有一個大型的星棒式錶盤，顯示了太陽，月亮的年齡，相位和節點，一張星形地圖，甚至可能是行星。此外，它還有一輪命運和倫敦橋潮狀態的指標。鐘每小時響，筆劃的數量表示時間。 Dondi的時鐘是一個七邊的構造，高1米，錶盤顯示了一天中的時間，包括分鐘，所有已知行星的運動，固定和可移動的盛宴的自動日曆，以及日食預測一次，每18次旋轉一次年。這些時鐘將是多麼準確或可靠。他們可能每天手動調整它們，以彌補由於磨損和製造不精確而造成的錯誤。今天有時仍然使用水時鐘，可以在古老的城堡和博物館等地方進行檢查。建於1386年的索爾茲伯里大教堂時鐘被認為是世界上最古老的機械時鐘，它擊中了小時。

彈簧驅動

• 彈簧驅動時鐘的示例
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  馬修·諾曼（Matthew Norman）帶有纏繞鑰匙的馬車時鐘
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  裝飾的威廉·吉爾伯特·曼特爾鐘

鐘錶製造商以各種方式發展了藝術。建立較小的時鐘是一個技術挑戰，也提高了準確性和可靠性。時鐘可能是令人印象深刻的展示件，以展示熟練的工藝，或較便宜的批量生產物品用於國內用品。尤其是逃脫是影響時鐘準確性的重要因素，因此嘗試了許多不同的機制。

彈簧驅動的鐘錶出現在15世紀，儘管經常被錯誤地歸功於1511年左右的紐倫堡製表師彼得·亨利因（或亨勒或赫勒）。最早的現有彈簧驅動的時鐘是給菲利普的室時鐘，給了菲利普， ，大約在1430年左右，現在在Germanisches Nationalmuseum中。彈簧力量向鍾表製造商帶來了一個新問題：如何在彈簧下降時保持時鐘移動的恆定速度。這導致了15世紀的堆疊式弗雷德（Stackfreed）和福西（ Fusee）的發明，以及許多其他創新，歸功於1760年的現代行車桶的發明。

早期時鐘錶盤沒有表示幾分鐘和幾秒鐘。保羅·阿爾曼努斯（Paulus Almanus）在1475年的手稿中說明了帶有錶盤的時鐘，德國的大約15世紀時鐘錶示分鐘和秒。時鐘上有幾秒鐘的早期記錄可以追溯到Fremersdorf系列中的時鐘。

在15和16世紀，時鐘製作蓬勃發展，尤其是在紐倫堡和奧格斯堡的金屬工作城鎮，以及法國布洛伊斯。一些更基本的桌子時鐘只有一個時間保存手，小時標記之間的撥號分為四個相等的部分，使時鐘可讀取到最接近的15分鐘。其他時鐘是工藝和技巧的展覽，結合了天文學指標和音樂動作。喬斯特·布爾吉（JostBürgi）在1584年發明了交叉逃生，後者也開發了Remontoire 。 Bürgi的時鐘在準確性上是一個很大的提高，因為它們每天在一分鐘內正確。這些時鐘幫助16世紀的天文學家Tycho Brahe觀察天文事件的精度比以前要高得多。

擺

精確度的下一個發展是在1656年之後的，隨著擺時的發明。伽利略有一個想法是使用搖擺不定的鮑勃來調節17世紀早些時候的計時設備的運動。但是，克里斯蒂亞·惠根（Christiaan Huygens）通常被認為是發明家。他確定了將擺長度與時間相關的數學公式（一秒大約99.4厘米或39.1英寸），並製作了第一個擺動的時鐘。第一個模型時鐘是在1657年在海牙建造的，但正是在英格蘭，這個想法就被提出了。長箱時鐘（也稱為祖父時鐘）是為了容納鐘擺而創建的，英國鐘錶製造商威廉·克萊門特（William Clement）在1670年或1671年進行了作品。此時，鐘錶箱開始用木頭和時鐘面製成搪瓷以及手繪陶瓷。

1670年，威廉·克萊門特（William Clement）創造了錨逃生，這是對霍根王冠逃生的改進。克萊門特（Clement）還於1671年推出了擺懸浮彈簧。丹尼爾·誇雷（Daniel Quare） ，倫敦時鐘製造商和其他人的丹尼爾·誇雷（Daniel Quare）將同心分鐘的手添加到了時鐘中，首先引入了二手。

髮膠

1675年，Huygens和Robert Hooke發明了螺旋平衡彈簧或髮膠，旨在控制平衡輪的振盪速度。這個關鍵的進步最終使準確的口袋手錶成為可能。偉大的英式鐘錶製造商托馬斯·湯米翁（Thomas Tompion）是最早在口袋手錶中成功使用這種機制的人之一，他採用了微小的手，在經過各種設計之後，該手被試用，最終穩定在現代配置中。在17世紀引入了用於醒目時鐘的機架和蝸牛醒目的機制，並且在“計數輪”（或“鎖定板”）機制上具有明顯的優勢。在20世紀，人們普遍認為愛德華·巴洛（Edward Barlow）發明了架子和蝸牛醒目。實際上，他的發明與使用架子和蝸牛的重複機制有關。重複的時鐘是1676年的Quare或Barlow發明了按需鐘（甚至幾分鐘）的小時數（甚至幾分鐘） 。喬治·格雷厄姆（George Graham）發明了1720年時鐘的無聊逃生。

海洋時間表

提高時鐘的準確性和可靠性的主要刺激是確切時間保存在導航中的重要性。如果導航器可以指代損失或每天損失少於10秒鐘的時鐘，則可以以合理的精度確定船在海上的位置。這個時鐘不可能包含一個擺，這實際上在搖擺的船上是沒有用的。 1714年，英國政府為任何能夠準確確定經度的人提供了20,000磅的價值。約翰·哈里森（John Harrison）致力於提高時鐘的準確性，後來根據《經度法》獲得了相當大的收穫。

1735年，哈里森（Harrison）建立了他的第一個計時台，在接下來的三十年中，他在提交檢查之前就穩步改進了。時鐘有許多創新，包括使用軸承減少摩擦，加權平衡來補償船在海中的俯仰和滾動，以及使用兩種不同的金屬來減少熱量膨脹的問題。計時儀表在1761年由哈里森的兒子測試，到10週結束時，時鐘誤差不到5秒。

大量生產

英國在17世紀和18世紀的大部分時間裡都統治了手錶製造，但​​保持了一種生產系統，該制度旨在為精英提供高質量的產品。儘管試圖通過大規模生產技術進行現代化的時鐘製造以及1843年英國手錶公司重複的工具和機械的應用，但該系統卻蒸蒸日上。 1816年，埃利·特里（Eli Terry）和其他一些康涅狄格州鐘錶製造商通過使用可互換的零件開發了一種大量生產時鐘的方式。亞倫·盧夫金·丹尼森（Aaron Lufkin Dennison）於1851年在馬薩諸塞州開設了一家工廠，該工廠也使用了可互換的零件，到1861年，已經運營了一家成功的企業，成為了沃爾瑟姆手錶公司。

早期電

1815年，英國科學家弗朗西斯·羅納德斯（Francis Ronalds）出版了第一個由幹樁電池提供動力的電時鐘。蘇格蘭時鐘製造商亞歷山大·貝恩（Alexander Bain）在1840年為電動時鐘提供了專利。電動時鐘的發動機帶有電動機或電動機和電動機和電樞纏繞。 1841年，他首先為電磁擺申請了專利。到19世紀末，乾電池電池的出現使在時鐘中使用電力變得可行。使用電力的彈簧或重量驅動的時鐘，交替的電流（AC）或直流電流（DC），倒帶彈簧或增加機械時鐘的重量，將被歸類為機電時鐘。該分類也適用於採用電脈衝推動擺的時鐘。在機電時鐘中，電力無時間保持功能。這些類型的時鐘是作為單個時計製作的，但更常用於學校，企業，工廠，鐵路和政府設施的同步時間安裝中，作為大師鐘和奴隸鐘。

如果可以使用穩定頻率的交流電源，則可以通過使用同步電動機來可靠地保持計時，從而基本上計算週期。供應電流在許多國家 /地區的準確頻率為50赫茲，而其他國家則有60赫茲。儘管隨著負載的變化，白天的頻率可能會略有不同，但發電機的設計以維持一天的準確數量，因此時鐘可能在任何時候慢速或快速的一秒鐘，但將是完全準確的很長一段時間。電動機的轉子以與交替頻率相關的速度旋轉。適當的齒輪轉換為模擬時鐘的手的旋轉速度。在這些情況下，時間是通過幾種方式測量的，例如通過計算交流電源的循環，調諧叉的振動，石英晶體的行為或原子的量子振動。電子電路將這些高頻振盪劃分為較慢的驅動時間顯示。

石英

雅克（Jacques）和皮埃爾·庫裡（Pierre Curie）於1880年發現了晶體石英的壓電特性。第一個晶體振盪器是由亞歷山大·尼科爾森（Alexander M.第一個石英鐘是由沃倫·瑪麗森（Warren Marrison）和加拿大貝爾電話實驗室（Bell Teponal Laboratories）的JW Horton建造的。在接下來的幾十年中，石英鐘的發展是實驗室環境中的精確時間測量設備 - 當時用真空管構建的笨重而精緻的計數電子設備，限制了其他地方的實際用途。從1929年底到1960年代，國家標準局（現為NIST ）基於石英鐘的時間標準，當時它更改為原子鐘。 1969年，精工製作了世界上第一個石英腕錶Astron 。它們固有的準確性和低生產成本導致了石英鐘和手錶的擴散。

原子

當前，原子時鐘是現有的最準確的時鐘。它們比石英時鐘要準確得多，因為它們可以在幾秒鐘內準確地超過數万億年。原子鐘首先由開爾文勳爵在1879年進行了理論。在1930年代，磁共振的發展創造了實用方法。原型氨摩爾設備於1949年在美國國家標準局（NBS，現在是NIST ）建造。儘管它不如現有的石英鐘準確，但它可以證明這一概念。 1955年，路易斯·埃森（Louis Essen）於1955年在英國國家物理實驗室建造了第一個準確的原子鐘，這是基於CAESIUM-133 ATOM的一定過渡的剖宮產標準。通過使用天文學時間尺度（ET）進行剖宮產標準原子時鐘的校準。截至2013年，最穩定的原子鐘是ytterbium時鐘，在1千億千億次的穩定不到兩個部分（ 2 × 10 ^-18 ）。

手術

13世紀機械時鐘的發明啟動了來自連續過程的計時方法的變化，例如Gnomon在日dial上的陰影或水時鐘中液體流動的運動，例如定期振盪過程，例如擺的擺動或石英晶體的振動，具有更準確性的潛力。所有現代時鐘都使用振盪。

儘管它們使用的機制各不相同，但所有振蕩的時鐘，機械，電和原子都可以類似地工作，並且可以分為類似的部分。它們由一個對象組成，該對像一遍又一遍地重複相同的運動，一個振盪器，每次重複或“擊敗”之間的恆定時間間隔。連接到振盪器的是一個控制器設備，它通過更換摩擦損失的能量並將其振盪轉換為一系列脈衝來維持振盪器的運動。然後通過某種類型的計數器計數脈衝，並將計數數轉換為方便的單元，通常是秒，分鐘，小時等。最後，某種指示器以人類可讀形式顯示結果。

能量源

振盪器

每個現代時鐘中的計時元素是一個諧波振盪器，一個物理對象（諧振器），它以精確恆定的頻率重複振動或振盪。

• 在機械時鐘中，這是擺或平衡輪。
• 在某些早期的電子時鐘和手錶中，例如Accutron ，它是一個調整叉。
• 在石英鐘和手錶中，它是石英晶體。
• 在原子鐘中，它是原子中電子發射微波時的振動。
• 在1657年之前的早期機械時鐘中，它是一個粗糙的平衡輪或方側，這不是諧波振盪器，因為它缺乏平衡彈簧。結果，它們非常不准確，每天可能有一個小時的錯誤。

諧波振盪器比其他形式的振盪器的優點是，它採用共振以精確的自然諧振頻率振動或僅取決於其物理特性，並以其他速率抵抗振動。諧波振盪器可實現的可能的精度是通過稱為Q或質量因子的參數來衡量的，該參數與其諧振頻率增加（其他事物相等）。這就是為什麼在時鐘中有更高頻率振盪器的長期趨勢的原因。平衡輪和擺始終包括調整鐘錶速率的方法。石英鐘錶有時會包含一個速率螺釘，該速度螺釘可調節電容器為此目的。原子鐘是主要標準，其速率無法調整。

同步或從屬時鐘

有些時鐘依賴於外部振盪器的準確性；也就是說，它們會自動同步到更準確的時鐘：

• 從1860年代到1970年代，在大型機構和學校中使用的奴隸時鐘將時間與鍾擺保持在一起，但被連接到建築物中的大師時鐘，並定期收到信號，通常會在小時內與主人同步。以後的版本是由主時鐘的脈衝觸發的，並且某些序列用於在功率故障後迫使快速同步。

• 同步電時鐘沒有內部振盪器，而是計算AC電源線的50或60 Hz振蕩的循環，該循環是由效用與精確振盪器同步的。計數可以通過電子方式進行，通常以數字顯示的時鐘進行，或者在模擬時鐘中，AC可能會驅動同步電機，該電動機在線路電壓的每個週期中旋轉旋轉的精確革命分數，並驅動齒輪列車。儘管由於負載變化引起的網格線頻率的變化可能會導致時鐘在一天的過程中暫時增加或損失幾秒鐘，但公用事業公司非常準確地保持了每24小時的循環總數，以便時鐘長期保持時間準確。
• 計算機實時時鐘與石英晶體保持時間，但可以（通常每週）通過網絡時間協議（NTP）定期（通常每週）通過Internet與原子鐘（ UTC ）同步。
• 無線電時鐘與石英晶體保持時間，但會定期同步到從專用的標準時間廣播電台或衛星導航信號傳輸的時間信號，這些信號由原子鐘設置。

控制器

這具有雙重功能，即通過給振盪器“推動”來替換損失摩擦的能量，並將其振動轉換為一系列用於測量時間的脈衝來保持振盪器的運行。

• 在機械時鐘中，這是逃生，它可以精確推到擺錘或平衡輪，並在每個鞦韆上釋放一個逃生輪的齒輪齒，使所有時鐘的車輪都可以在每個鞦韆的情況下向前移動固定量。
• 在電子時鐘中，這是一種電子振盪器電路，可為振動的石英晶體或調諧叉微小的“推動”，並生成一系列的電脈衝，一個用於晶體的每個振動，稱為時鐘信號。
• 在原子鐘中，控制器是一個疏散的微波腔，該微波爐連接到由微處理器控制的微波振盪器上。纖維原子的稀薄氣體被釋放到空腔中，在那裡它們暴露於微波爐中。激光測量了多少原子吸收了微波爐，並且稱為循環環的電子反饋控制系統將微波爐振盪器調諧，直到它處於導致原子振動並吸收微波的頻率。然後將微波信號由數字計數器劃分，以成為時鐘信號。

在機械時鐘中，平衡輪或擺振盪器的低Q使它們對逃逸衝動的令人不安的效果非常敏感，因此逃生對時鐘的準確性產生了很大的影響，並且嘗試了許多逃生設計。電子時鐘中的諧振器的Q Q Q使它們對驅動功率的令人不安的效果相對不敏感，因此驅動振盪器電路是一個重要的組件。

反鏈

這計算了脈衝，並添加它們以獲取傳統的秒，分鐘，小時等的傳統時間單元。通常，它可以通過手動進入櫃檯進入正確的時間來設置時鐘。

• 在機械時鐘，這是通過齒輪火車（稱為車輪列車）機械完成的。齒輪火車還具有第二個功能。從電源傳輸機械功率以運行振盪器。在驅動手和其餘時鐘的齒輪之間，有一個稱為“炮齒輪”的摩擦耦合，使手可以旋轉時間。
• 在數字時鐘中，一系列集成電路計數器或分隔線使用二進制邏輯以數字方式添加脈衝。通常，案件上的按鈕可以使小時和分鐘計數器增加並減少以設定時間。

指標

這以人類可讀形式顯示秒，分鐘，小時等的計數。

• 13世紀最早的機械時鐘沒有視覺指示器，並通過敲擊聲來發出聲音。到目前為止，許多時鐘都是驚人的時鐘打擊了小時。
• 模擬時鐘以模擬時鐘的臉顯示時間，該時間由數字1到12或24的撥號組成，是一天中的時間，外面的時間。小時用一個小時的手表示，這一天會在一天中進行一兩次旋轉，而分鐘則用一分鐘的手表示，每小時會革命。在機械時鐘，齒輪火車驅動著手。在電子時鐘中，電路每秒產生脈衝，該脈衝驅動步進電動機和齒輪列車，這移動了手。
• 數字時鐘顯示數字顯示器上定期更改數字的時間。一個常見的誤解是，數字時鐘比模擬壁時鐘更準確，但是指示器類型是分開的，除了計時源的準確性外。
• 通話時鐘和電話公司提供的口語時鐘服務使用記錄或數字合成的聲音，可以聽到時間的聲音。

類型

時鐘可以按時間顯示的類型以及計時方法進行分類。

時間顯示方法

類似物

模擬時鐘通常使用時鐘臉，該時鐘面在固定的編號錶盤或錶盤上使用稱為“手”的旋轉指針表示時間。全世界普遍聞名的標準時鐘面有一個短的“小時手”，這表明每小時12小時的圓形錶盤上的小時，每天進行兩次革命和更長的“微小手”，這表明當前的分鐘數在同一錶盤上進行小時，該錶盤也分為60分鐘。它也可能具有“二手”，該“二手”表示當前分鐘中的秒數。當今唯一的其他鐘錶面是24小時模擬錶盤，因為在軍事組織和時間表中使用了24小時時間。在工業革命期間，現代時鐘面是標準化之前，多年來使用了許多其他面部設計，包括分為6、8、10和24小時的錶盤。在法國大革命期間，法國政府試圖引入一個10小時的時鐘，這是其基於小數的測量標準制度的一部分，但並未實現廣泛使用。一個意大利的6小時時鐘是在18世紀開發的，大概是為了節省動力（時鐘或手錶24倍的手錶使用更多的功率）。

另一種類型的模擬時鐘是日dial，它連續跟踪太陽，以侏儒的陰影位置記錄了時間。由於太陽沒有適應日光節省時間，因此用戶必須在此期間增加一個小時。還必須在時間方程式以及所用時區的中部子午線的縱向和中央子午線之間進行校正（即每個小時的時間區域以東15度，即時區。在GMT領先）。聖迪亞爾使用24小時模擬錶盤的某些或一部分。儘管具有模擬機制，但也存在使用數字顯示的時鐘，這些時鐘通常稱為翻轉時鐘。已經提出了替代系統。例如，“十二個”時鐘使用十二顏色之一表示當前小時，並通過顯示圓盤的比例來指示分鐘，類似於月相類似。

數位的

• 數字時鐘的示例
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  數字時鐘通過控制噴泉的閥來顯示時間
• 
  簡單的數字時鐘無線電
• 
  翻轉時鐘機械數字顯示的圖
• 
  三星Galaxy智能手機上的數字時鐘

數字時鐘顯示時間的數字表示。數字時鐘上通常使用兩種數字顯示格式：

• 24小時的符號為00–23範圍；
• 帶有AM/PM指標的12小時符號為凌晨12點，其次是上午1點至11點，其次是下午12點，然後是下午12點至晚上11點（主要用於家庭環境中的符號）。

大多數數字時鐘都使用電子機制和LCD ， LED或VFD顯示器；還使用了許多其他顯示技術（陰極射線管， Nixie管等）。重置，電池更換或電源故障後，這些時鐘沒有備用電池或電容器從12:00開始計數，或者在12:00停留，通常帶有閃爍的數字，表明需要設置時間。一些較新的時鐘將根據調整為國家原子鐘的無線電或互聯網時間服務器重置。自1960年代引入數字時鐘以來，使用模擬時鐘的使用顯著下降。

一些稱為“翻轉時鐘”的時鐘具有機械起作用的數字顯示。這些數字是在像書頁面一樣安裝的材料片上塗上的。一分鐘，一頁翻開以揭示下一個數字。這些顯示通常比LCD或LED更容易閱讀。另外，電源中斷後，它們不會回到12:00。翻轉時鐘通常沒有電子機制。通常，它們是由交流同步電動機驅動的。

混合動力車（模擬數字）

帶有模擬象限的時鐘，具有數字組件，通常顯示出類似的分鐘和數小時，並且在數字模式下顯示了幾秒鐘。

聽覺

為了方便起見，距離，電話或失明，聽覺時鐘將時間顯示為聲音。聲音要么是說自然語言（例如，“時間是十二三十五”），要么作為聽覺代碼（例如，小時的順序鈴響的數量代表了小時的數量，例如鐘聲，大笨鐘）。大多數電信公司還提供口語時鐘服務。

單詞

單詞時鐘是使用句子在視覺上顯示時間的時鐘。例如：“大約三點鐘。”這些時鐘可以在硬件或軟件中實現。

投影

某些時鐘（通常是數字的時鐘）包括一個光學投影儀，該光學投影儀可將時間顯示的放大圖像照射到屏幕或室內天花板或牆壁等表面上。這些數字足夠大，可以輕鬆閱讀，而無需使用眼鏡，具有中等程度不完美的人，因此時鐘很方便，可在其臥室中使用。通常，計時電路具有電池作為不間斷電源的備用源以保持時鐘的準時，而投影燈只有在設備連接到交流電源時才有效。還提供完全由電池供電的便攜式版本，類似於手電筒。

觸

聽覺和投影時鐘可以由盲人或視力有限的人使用。也有一些盲人時鐘可以通過使用觸摸感來讀取顯示器。其中一些類似於正常的模擬顯示，但構造了，因此可以感覺到沒有損壞它們的手。另一種類型本質上是數字化的，並且使用使用盲文等代碼顯示數字的設備，以便可以用指尖感受到它們。

多拍攝

有些時鐘有幾個由單個機制驅動的顯示器，而另一些時鐘在單個情況下具有幾種完全獨立的機制。公共場所的時鐘通常從不同的方向上可以看到幾個面孔，因此可以從附近的任何地方讀取時鐘。所有面孔都同時顯示出來。其他時鐘顯示當前時間在幾個時區。旨在由旅行者攜帶的手錶通常有兩個顯示器，一個是當地時間，另一個在家中，這對於撥打預先安排的電話很有用。某些方程式時鐘有兩個顯示，一個顯示平均時間，另一個太陽能時間顯示，正如聖迪亞爾所示。有些時鐘具有模擬和數字顯示。帶有盲文顯示器的時鐘通常也具有傳統的數字，因此可以被視力的人閱讀。

目的

時鐘位於家庭，辦公室和許多其他地方；較小的（手錶）載在手腕或口袋上；較大的地方在公共場所，例如火車站或教堂。通常在計算機顯示器，手機和許多MP3播放器的一角顯示一個小時鐘。

時鐘的主要目的是顯示時間。時鐘也可能具有在指定時間發出大聲警報信號的設施，通常是在預設時間喚醒臥舖。它們被稱為鬧鐘。警報可能以較低的音量開始，變得更大，或者要關閉幾分鐘的設施，然後恢復。帶有可見指示器的鬧鐘有時會用來向太小的兒童指示，無法閱讀睡眠時間已經完成的時間；他們有時被稱為訓練時鐘。

時鐘機制可用於根據時間來控制設備，例如中央供暖系統， VCR或定時炸彈（請參閱：數字計數器）。這種機制通常稱為計時器。時鐘機制還用於驅動設備，例如太陽能跟踪器和天文望遠鏡，它們必須以準確控制的速度轉動以抵消地球旋轉。

大多數數字計算機都取決於以恆定頻率的內部信號來同步處理。這稱為時鐘信號。 （一些研究項目正在基於異步電路開發CPU。）包括計算機在內的某些設備還可以保持按需使用時間和日期；這被稱為日時鐘，與系統時鐘信號不同，儘管可能是基於計算其周期的。

在中國文化中，給出一個時鐘（傳統中文：簡化的中文：送鐘; pinyin ： sòngzhōng ）通常是禁忌的，尤其是對老年人來說他人的葬禮（傳統中文：送終；簡化中文：送終; pinyin ： sòngzhōng ）。儘管在中國的大多數地方只有鐘錶和大鐘而不是手錶，但這對同源夫婦都在普通話和廣東話中起作用，被稱為“ Zhong ”，手錶通常在中國作為禮物。但是，如果給出這樣的禮物，可以通過確定少量的貨幣付款來抵消禮物的“不幸”，以便收件人購買時鐘，從而抵消該短語的'送' （“ give”）表達。

時間標準

對於某些最高準確性的科學工作時間，至關重要。還必須具有可以校準工作時鐘的最大準確性標準。理想的時鐘會給時間無限的準確性，但這是無法實現的。許多物理過程，特別是包括原子能水平之間的某些過渡，以非常穩定的頻率發生。計算此類過程的周期可以給出非常準確和一致的時間 - 以這種方式工作的clock通常稱為原子鐘。這樣的時鐘通常很大，非常昂貴，需要一個受控的環境，並且比大多數目的所需的要準確得多；它們通常用於標準實驗室。

導航

直到20世紀後期的發展之前，導航取決於測量緯度和經度的能力。緯度可以通過天體導航確定；經度的測量需要準確的時間知識。這種需求是開發準確的機械時鐘的主要動機。約翰·哈里森（John Harrison）在18世紀中葉創建了第一個高度準確的海洋鐘錶。開普敦的中午槍仍發射了準確的信號，以允許船隻檢查他們的天文鐘。出於相同的目的，主要港口附近的許多建築物曾經有一個大球（有些仍然是）一個大球或桅杆上安裝的大球或桅杆上排列，以預先確定的時間掉落。儘管衛星導航系統（例如GPS）需要前所未有的時間知識，但這是由衛星上的設備提供的；車輛不再需要計時設備。

體育和遊戲

時鐘可用於測量遊戲和運動中的不同時間。秒錶可用於計時田徑運動員的表現。國際象棋時鐘用於限制棋盤遊戲玩家的時間以進行動作。在各種運動中遊戲時鐘測量遊戲的遊戲或分區的持續時間，而其他時鐘可能用於跟踪不同的持續時間；其中包括播放時鐘，射擊時鐘和螺距鐘。

特定類型

通過機制	按功能	按樣式
天文鐘 原子鐘 蠟燭時鐘 聯合時鐘 圓錐擺時鐘 數碼時鐘 電時鐘 翻轉時鐘 飛行鐘 滴漏 香時 Lamport時鐘 機械手錶 天文台計時台 油燈時鐘 擺鐘 投影時鐘 脈衝鐘 量子時鐘 石英時鐘 無線電時鐘 滾球時鐘 彈簧驅動器手錶 蒸汽時鐘 晷 扭轉擺時鐘 水時鐘	10小時時鐘 鬧鐘 二進制時鐘 計時儀表 咕咕鐘 十二指腸時鐘 方程時鐘 遊戲時鐘 日本時鐘 主時鐘 音樂時鐘 鐵路計時儀 從時鐘 說話時鐘 跑表 驚人的時鐘 說話時鐘 潮汐時鐘 時間球 時間時鐘 世界時鐘	美國時鐘 自動機鐘 氣球時鐘 班卓琴時鐘 座鐘 馬車時鐘 卡特爾時鐘 貓時鐘 戰車時鐘 鐘樓 咕咕鐘 娃娃的頭鐘 花鐘 法國帝國壁爐鐘 祖父時鐘 燈籠時鐘 燈塔時鐘 壁爐鐘 骨架時鐘 砲塔時鐘 手錶

獎項

• Grand Prix d'HorlogeriedeGenève（GPHG）
• Goldene Unruh

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