[科普中國]-電波表

所謂電波表， 機身由原子時鐘和無線電接收系統(tǒng)組成，由國家授時中心發(fā)出準確時間，通過無線電接收系統(tǒng)接收、經CPU處理后顯示時間，電波表30萬年誤差不會超過一秒。

電波鐘表是人類計時技術發(fā)展歷程中，繼沙漏、日晷、機械鐘表、石英鐘表之后的第五代計時器。電波鐘表技術和產品的出現(xiàn)是人類計時史的又一次革命。

電波鐘表專用接收系統(tǒng)的設計簡單介紹了電波鐘表技術的歷史、發(fā)展及現(xiàn)狀等，并對電波鐘表接收系統(tǒng)的原理和各種特性進行了詳細的介紹。1

發(fā)展歷程1985年，第一個由無線電波控制的座鐘問世了，榮漢斯為制造精確腕表的可能奠定了基礎。

1991年，電波手表，發(fā)明人：榮漢斯鐘表（JunghansUhrenGMBH），為電波表的專利擁有者.

卡西歐自1995年發(fā)售自己的第一只電波表以來，至2007年5月全球累計銷售電波表已突破一千萬只大關。

電波表內置高感度小型天線，接收標準電波進行自動對時，因而可以實現(xiàn)時間上的精準。在國際上，德國、英國、美國、日本都已經有標準電波的發(fā)送。2007年7月，在中國河南商丘建成的新電波塔已經開始發(fā)送電波。

卡西歐1995年在德國開始發(fā)售自己的第一只電波表（FKT-100）。1999年日本開始發(fā)送標準電波后，卡西歐于2000年開始全面擴大電波表的研發(fā)規(guī)模。2001年研制出低耗電、帶夜光照明的自動校時電波手表。2002年研制出可同時接收日本美國等三種電波的型號以及機身更加輕薄的女裝表。2004年卡西歐成功解決了金屬表盤手表的電波接收問題。2006年，更是研制出了可同時接收美國、歐洲、日本等五種電波的全球化產品。

通過這些積極的產品研發(fā)活動，卡西歐在電波表的市場逐步取得領先并是電波表的最尖端技術。

通過一系列市場的產品的推出，電波表也逐步得到消費者的好評。從2000年的銷售10萬只，到2003年的150萬只，而在2006年更成功的銷售了250萬只。2007年5月底，電波表銷售突破一千萬只的手表生產廠商。其中日本市場銷售了約540萬只，歐美市場約460萬只?？ㄎ鳉W的電波手表在亞洲的日本、韓國，歐洲的德國、英國等25個國家，中北美的美國、加拿大、墨西哥等全球30多個國家均有銷售。

電波表將是繼石英表取代機械表成為鐘表市場主流之后又一鐘表業(yè)的革命性技術產品。電波表必將成為未來中國鐘表市場的主流。為此，技術革新的道路堅定不移地走下去，為全世界的消費者制作更精良、更具科技價值的優(yōu)質腕表。

電子手表的歷程

電子手表出現(xiàn)于20世紀50年代，經歷了五代演變。

第一代叫擺動式（用電磁擺輪代替發(fā)條驅動）電子手表。這種表在1959年由瑞士開始研制，是利用生產擺輪游絲的成熟經驗技術制成的。

第二代叫音叉電子手表。1960年，美國研制成音叉電子手表。它是電子技術和精密機械加工結合的初步嘗試。這種表的零件加工要求和裝配調整工藝比機械表難度要大，所以還沒有來得及推廣就被迅速發(fā)展的第三，第四代電子手表代替。

第三代叫指針式水晶電子表。水晶就是石英的俗稱。1930年制成世界上第一臺石英鐘。60年代，半導體集成電路的發(fā)展，使水晶應用于手表工業(yè)成為可能。1969年，日本研制成石英電子手表。

第四代叫液晶顯示式電子手表，也叫全電子表或固態(tài)表。20世紀70年代，瑞士、日本等國研制成液晶顯示（表盤上直接顯示數字）石英電子手表，它是全電子化的手表，無任何走動元件，內部結構運用集成電路，走時更為精確。這種表1973年投入市場。后來又出現(xiàn)了具有多功能的數字式電子手表。

第五代叫電波表，電波表機身由原子時鐘和無線電接收系統(tǒng)組成，由國家授時中心發(fā)出準確時間，通過無線電接收系統(tǒng)接可以自動校對時間的手表。1

技術特點電波鐘表將傳統(tǒng)鐘表技術與現(xiàn)代時頻技術、微電子技術、通訊技術、計算機技術等多項技術相結合，通過接收國家授時中心以無線電長波傳送的標準時間信號，經過內置微處理器解碼處理后，自動校準計時器走時，使電波鐘表顯示的時間與國家保持的標準時間自動保持精確同步。

中國科學院國家授時中心與西安高華電氣實業(yè)合作，開發(fā)低頻時碼電波授時新技術，致力推動中國電波鐘技術發(fā)展，推出具有中國自主知識產權的電波鐘表，使中國成為世界上繼德國、美國、英國、日本之后第五個實現(xiàn)長波授時技術民用化的國家。

卡西歐電波表先進技術的進化，擴大了堅韌本質的可能性。

1）強韌機芯

卡西歐獨自研發(fā)的強韌機芯，令電波手表達到更高的性能，提高電波太陽能手表的信賴性，使最精確的時間得到最正確的顯示。它通過以下4種先進的功能，打造出值得信賴的輕薄型電波太陽能手表。

（1）全球六局電波接收功能

內置微小天線接收標準時間的電波信號，并自動校對時間、星期、日歷，使手表一直保持精準時間。6局是指日本（2局）、北美、德國、英國、中國。在中國，卡西歐電波手表每天自動接收中國標準時間的電波信號，真正實現(xiàn)高精度計時。其通過利用內置天線接收發(fā)信地傳送的標準電波信號，在手表內部解碼接受的標準電波時間信息，根據時間信息自動校正并顯示。精準時間幫助使用者確實執(zhí)行徒步計劃。

（2）太陽能驅動系統(tǒng)

將光能源轉為驅動電力，顯示準確的測量數值。

化光為動力的卡西歐獨有的太陽能驅動系統(tǒng)不僅僅是太陽光，連微弱的日光燈源都可以被轉化為電能。表盤上的太陽能電板可將光轉化為電能，并存儲在大容量蓄電池里?？杀ＷC電波接收、指針位置自動修復等高負荷功能的穩(wěn)定運行。在黑暗處時，還會出現(xiàn)一段時間內的顯示消失現(xiàn)象，這是因為搭載了“省電功能?！?/p>

（3）高集成度密裝技術

多地區(qū)電波接收系統(tǒng)需要大量電子元件，CASIO獨自研發(fā)的高集成度密裝技術，將這些電子元件組裝在有限的空間里；一部分的電子元件通過數值計算來定位，其他元件通過精度計算將電波接收的干擾控制在最小的程度。

（4）指針位置自動修正功能

用獨創(chuàng)運算方法探測和確定秒針、分針和時針的位置。如果LSI組件檢測出指針發(fā)生偏差,會自動修正至正確位置。

lG-SHOCKGPW-1000

2014年G-SHOCK推出世界搭載GPS+電波接收技術的腕表GPW-1000。

GPW-1000內置的微小天線可以接收中國、日本（2局）、北美、德國和英國這6個發(fā)射站標準時間的電波信號，根據位置信息自動解析時區(qū)，自動校對時間、星期、日歷，獲取所在地最準確的時間信息。為了保證GPS接收的耗電量，它采用了具備優(yōu)秀發(fā)電能力的遮光分散性太陽能電池，實現(xiàn)了防震構造+抗離心力+耐振動的構造，為最大限度發(fā)揮GPS+6局電波接收的特性，搭載對應極端環(huán)境下使用的強韌構造。

2）標準電波接收（6局電波接收）原理

中國標準時間以10萬年誤差1秒的銫原子鐘為基準。通過手表內置的高敏感度接收器接收以無線電波傳送的標準時間信號，并自動校準手表走時。使手表顯示的時間與標準時間同步，精確計時。在建筑物密集的室內也可以接收標準電波信號，顯示正確的時間。

標準電波的接收范圍是半徑約1000~3000km,深夜（最多6次）自動接收電波信號,不能收到標準電波信號時，自動接收GPS衛(wèi)星電波獲取時間信息并校正時間，中國的電波塔在河南省商丘市。

而用于接收電波信號的防震天線采用的是非晶材質，能夠實現(xiàn)高敏感度接收。不但具備對應極端戶外環(huán)境下使用的牢靠性，還可以確保穩(wěn)定接收全球6局電波信號。1

手表的指針定位機構及應用該機構的電波表一種手表的指針定位機構及應用該機構的電波表，屬于手表技術領域。其技術要點在于：在手表機芯的正面安裝普通的反射式光電傳感器，以捕捉指針掃過時產生的指針信號，并通過微處理器對指針信號進行處理，首先通過微處理器的濾波模塊對指針信號進行相關濾波以提高指針信號的信噪比；然后由指針識別模塊對指針信號進行統(tǒng)計分析及特性分析以確定各指針的位置；最后由馬達控制模塊根據指針位置來控制指針走步，進而可實現(xiàn)指針的自動校正和自動歸零。該方案無需設計專門的檢測組件，只需普通的工藝安裝要求，便可使手表指針自動校正技術實現(xiàn)大范圍普及應用，并能大幅度降低產品成本，具有重大的技術意義及商業(yè)價值。2

相關說明電波鐘表通過內置微處理器接收國家授時中心發(fā)播的標準北京時間信號，并自動控制所顯示的時間與標準時間保持精確同步。

自動接收

裝入1節(jié)5號電池后，秒針會先定位于鐘面12點位置。然后，時針和分針會定位于4點、8點或12點三個位置之一。然后，三針定位后，開始接收，此過程三針處于靜止狀態(tài)。正常接收到時間后，表針快速追至標準時間位置，此過程最長約需4分鐘。若收不到信號，三針處于靜止狀態(tài)。

手動接收

在正常走時狀態(tài)下，按下設置鍵（SET）持續(xù)4秒鐘以上，此時表針開始轉動到下一個初始位置（12：00、4：00、8：00其中之一），并開始接收信號。接收信號時間不超過10分鐘。接收到標準時間信號，電波鐘時間將調整到接收到的標準時間；未接收到標準時間信號，電波鐘將返回到原來時間。2

石英鐘表走時模式

電波鐘在盲區(qū)可作為石英鐘表使用。2

發(fā)播臺發(fā)播時間及信號覆蓋范圍說明本電波鐘僅適用于接收中國科學院國家授時中心發(fā)播的BPC（呼號）的時碼信號。

信號發(fā)射時間,每天9:00時～17:00時，21:00時～5:00時，毎天共計16個小時發(fā)送電波信號。

9：00～17：30；

21：00～5：00；

時碼信號良好覆蓋范圍為：以國家授時中心陜西蒲城發(fā)射臺為中心，半徑1000公里（地波），和2500公里（天波）。接收傳輸的信號以夜晚時間段效果最好。

由于無線傳輸信號的物理特性，該產品可能會出現(xiàn)少量誤碼現(xiàn)象。如有該情況發(fā)生，請重新啟動即可修正。

電波鐘作為無線電接收裝置，為減少電磁干擾，請盡量放置在離電視機、電腦等電器1米以外的地方。在靠近窗戶的地方使用或適當調節(jié)電波鐘的擺放方向和位置，可獲得較好的信號接收效果。無線電信號的接收有盲區(qū)。2

本詞條內容貢獻者為:

徐恒山 - 講師 - 西北農林科技大學