專利名稱：一種提高石英計(jì)時(shí)器時(shí)間計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度的方法
一種提高石英計(jì)時(shí)器時(shí)間計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高石英計(jì)時(shí)器時(shí)間計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度的方法。
背景技術(shù)：
石英電子表是廣泛應(yīng)用于各行業(yè)和我們?nèi)粘Ｉ畹囊环N電子計(jì)時(shí)器，以下簡稱電子表。電子表日差是電子表連續(xù)走時(shí)24h的計(jì)時(shí)誤差，瞬時(shí)日差是測量電子表在某一時(shí)間間隔的走時(shí)誤差折算到24h的計(jì)時(shí)誤差，其單位為s、ms等。日差是評(píng)價(jià)時(shí)鐘走時(shí)快慢、反映其質(zhì)量優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。一臺(tái)時(shí)鐘相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鐘運(yùn)行快或慢，取決于所用主振器的頻率。若其頻率實(shí)際值比標(biāo)稱值高，則運(yùn)行得 快，反之則慢。順勢(shì)法是根據(jù)構(gòu)成時(shí)鐘的時(shí)基振蕩器的頻率或節(jié)拍數(shù)，利用瞬時(shí)日差測量儀或其他類似儀器直接測量瞬時(shí)日差，測量時(shí)間短，對(duì)檢定/校準(zhǔn)環(huán)境要求相對(duì)較低，使用起來比較方便，可以成倍提高檢定/校準(zhǔn)效率。石英晶片之所以能構(gòu)成振蕩電路(諧振)是基于它的壓電效應(yīng)，若其晶片的兩個(gè)極板間加一電場，會(huì)使晶體產(chǎn)生機(jī)械變形；反之，若在極板間施加機(jī)械力，又會(huì)在相應(yīng)的方向上產(chǎn)生電場，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如在極板間所加的是交變電壓，就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，同時(shí)機(jī)械變形振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場。一般來說，這種機(jī)械振動(dòng)的振幅是比較小的，其振動(dòng)頻率則是很穩(wěn)定的。但當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率(決定于晶片的尺寸)相等時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的幅度將急劇增加，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，因此石英晶體又稱為石英晶體諧振器。其特點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度很高，精度不易改變。常用的石英時(shí)鐘芯片產(chǎn)生誤差的原因1.來源于晶體本身因素，例如切割制作工藝、溫度影響；2.來源于電路，振蕩電容、雜散電容的數(shù)值與電容溫度漂移造成的誤差。傳統(tǒng)的電子表日誤差由石英晶體決定，其生產(chǎn)方式是在安裝前對(duì)石英晶體進(jìn)行檢測，符合某個(gè)測量精度范圍的投入生產(chǎn)使用。電子表組裝為成品后，其日誤差即被固定，無法修改或校準(zhǔn)。當(dāng)電子表利用石英晶體構(gòu)成的晶振作為計(jì)時(shí)基準(zhǔn)時(shí)，還會(huì)有不同程度的累積誤差。因此，對(duì)于時(shí)間精度要求高的設(shè)備，其對(duì)晶體的品質(zhì)要求十分苛刻，因此造價(jià)相對(duì)較高；另外，現(xiàn)有的時(shí)間校準(zhǔn)的方法，均是通過每日與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘對(duì)時(shí)以消除誤差，操作過程繁瑣，且人工操作難免會(huì)造成一定的失誤。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種提高石英計(jì)時(shí)器時(shí)間計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度的方法，能有效提高石英計(jì)時(shí)器時(shí)間計(jì)量的準(zhǔn)確度、提高石英計(jì)時(shí)器的產(chǎn)品合格率，減少由于石英計(jì)時(shí)器的誤差給日常生活所帶來的不便，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種提高石英計(jì)時(shí)器時(shí)間計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度的方法，所述方法包括如下步驟步驟10、用瞬時(shí)日差測量儀測量處于工作狀態(tài)下的成品石英計(jì)時(shí)器，獲得該石英計(jì)時(shí)器的時(shí)間日誤差值；步驟20、在石英計(jì)時(shí)器的MCU中設(shè)置一校準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)、一時(shí)間日誤差值、以及一校準(zhǔn)時(shí)間間隔值；步驟30、MUC首次讀取石英計(jì)時(shí)器內(nèi)的時(shí)鐘芯片的時(shí)間值時(shí)，先判斷是否已到校準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)，若是，則根據(jù)時(shí)間日誤差值重新配置時(shí)鐘芯片的初始計(jì)時(shí)，且在經(jīng)過每一個(gè)校準(zhǔn)時(shí)間間隔值后再次根據(jù)時(shí)間日誤差值重新配置時(shí)鐘芯片的初始計(jì)數(shù)值，若否，則繼續(xù)讀取時(shí)鐘芯片的時(shí)間值。進(jìn)一步地，所述成品石英計(jì)時(shí)器內(nèi)的一石英晶體振蕩器為溫度補(bǔ)償振蕩器TCX0。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明獲得晶振頻率誤差是針對(duì)整個(gè)成品石英計(jì)時(shí)器的，能夠避免只獲取單獨(dú)石英晶體的晶振振蕩電路，而忽略成品電路的對(duì)石英晶體產(chǎn)生的頻率誤差，另外，采用溫度補(bǔ)償振蕩器TCXO能夠減少溫度對(duì)石英晶體的振蕩頻率產(chǎn)生影響，因此獲得的晶振頻率誤差更加的精準(zhǔn)；將校準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)、時(shí)間日誤差值以及校準(zhǔn)時(shí)間間隔值寫入時(shí)鐘芯片內(nèi)設(shè)定的專用寄存器內(nèi)，并將時(shí)間修正程序固化進(jìn)時(shí)鐘芯片內(nèi)，則時(shí)鐘芯片的輸出時(shí)間信息時(shí)直接加入該修正值；即，將時(shí)間修正功能固化入時(shí)鐘芯片中，可使用該時(shí)鐘芯片構(gòu)成集成電路，有效地減少系統(tǒng)時(shí)間誤差，且自動(dòng)修正時(shí)間，更為便捷、顯示的時(shí)間更準(zhǔn)確；另外，對(duì)于晶體的品質(zhì)要求可降低，同等精度的情況下，可降低電路成本。

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1為本發(fā)明方法流程圖。圖2為本發(fā)明方法中MCU重新配置時(shí)鐘芯片的初始計(jì)數(shù)值的流程圖。
具體實(shí)施方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明涉及一種提高石英計(jì)時(shí)器時(shí)間計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度的方法，所述方法包括如下步驟步驟10、用瞬時(shí)日差測量儀測量處于工作狀態(tài)下的成品石英計(jì)時(shí)器，獲得該石英計(jì)時(shí)器的時(shí)間日誤差值；步驟20、在石英計(jì)時(shí)器的MCU中設(shè)置一校準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)、一時(shí)間日誤差值、以及一校準(zhǔn)時(shí)間間隔值等參數(shù)；步驟30、MUC首次讀取石英計(jì)時(shí)器內(nèi)的時(shí)鐘芯片的時(shí)間值時(shí)，先判斷是否已到校準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)，若是，則根據(jù)時(shí)間日誤差值重新配置時(shí)鐘芯片的初始計(jì)時(shí)，且在經(jīng)過每一個(gè)校準(zhǔn)時(shí)間間隔值后再次根據(jù)時(shí)間日誤差值重新配置時(shí)鐘芯片的初始計(jì)數(shù)值，若否，則繼續(xù)讀取時(shí)鐘芯片的時(shí)間值。所述成品石英計(jì)時(shí)器內(nèi)的一石英晶體振蕩器為溫度補(bǔ)償振蕩器TCX0。以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明方法先利用溫度補(bǔ)償振蕩器TCXO進(jìn)行溫度補(bǔ)償后，再利用瞬時(shí)日差儀對(duì)成品電路進(jìn)行校準(zhǔn)。實(shí)施例一—個(gè)成品帶有萬年歷功能的溫濕度表，用瞬時(shí)日差儀測量其時(shí)間日誤差值為+0. 92s ;存入寄存器的修正值為0. 92s ;同時(shí)，設(shè)定校準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)為23點(diǎn)59分59秒；再設(shè)定的校準(zhǔn)時(shí)間間隔值為5天即120小時(shí)，即每5日自動(dòng)修正一次時(shí)鐘芯片的時(shí)間，第5天修正時(shí)間值0. 92*5=4. 60s，修正值四舍五入保留兩位有效數(shù)字，則在第5天的23點(diǎn)59分59秒MCU會(huì)重新修正時(shí)鐘芯片的初始計(jì)數(shù)值，即在下一秒顯示的時(shí)間值加上4. 6s ;在下一個(gè)校準(zhǔn)時(shí)間間隔5天后，繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。由于5天的累積誤差為0. 92*5=4. 60s，第5天修正時(shí)間值0. 9*5=4. 6s，此時(shí)時(shí)間誤差為0. Os ;若日誤差為0. 91s，5天的累積誤差為4. 55s，第五天修正時(shí)間值為4. 6s，此時(shí)時(shí)間誤差為0.05s。因此可以看出加入時(shí)間修正功能后，時(shí)間誤差大大減小，有效減少了人工對(duì)時(shí)的繁瑣。實(shí)施例二 以一個(gè)石英晶體成品計(jì)時(shí)器為例該石英晶體成品計(jì)時(shí)器的頻率偏差為IPPM的32kHz晶振即在工作環(huán)境下的頻率誤差A(yù) f=(f*頻率偏差)/IO6= (32*103*1) /106=32*10_3Hz，其中f為該晶振頻率;則該片晶振構(gòu)成成品計(jì)時(shí)器對(duì)應(yīng)的日誤差為土(1*24*60*60) /IO6= ± 0. 0864 s，假設(shè)該片晶振構(gòu)成成品計(jì)時(shí)器為正誤差且在外界條件影響下的日誤差真實(shí)值為+0. 0864s,由此產(chǎn)生的真實(shí)年誤差值為(+0. 0864s)*365=+31. 536s。將該石英晶體成品計(jì)時(shí)器利用精度優(yōu)于0. 4PPM的瞬時(shí)日差儀進(jìn)行檢測，獲得測量的日誤差值為+0.09s ;因此需要修正的年誤差值為(+0. 09s)*365=+32. 85s。利用本發(fā)明方法將需修正的該石英晶體成品計(jì)時(shí)器年誤差為+32. 85s，其減去該石英晶體成品計(jì)時(shí)器的真實(shí)年誤差值+31. 536s，則經(jīng)本發(fā)明方法修正后的石英晶體成品計(jì)時(shí)器的年誤差值為-1. 314s。因此，利用本發(fā)明方法修正后，該頻率偏差為IPPM的晶振構(gòu)成的計(jì)時(shí)器具年誤差由原來的+31. 536s減小為-1. 314s，大大提高了計(jì)時(shí)器的準(zhǔn)確度。目前電子計(jì)時(shí)器具常用的晶振頻率誤差范圍為(10-30)PPM,實(shí)施例二來說明本發(fā)明專利對(duì)高品質(zhì)晶振準(zhǔn)確度提高也有較大效果，如頻率誤差為20PPM的普通晶振，應(yīng)用本發(fā)明修正后的該片晶振構(gòu)成成品計(jì)時(shí)器具的年誤差可減小10分鐘左右。本發(fā)明獲得晶振頻率誤差是針對(duì)整個(gè)成品石英計(jì)時(shí)器的，能夠避免只獲取單獨(dú)石英晶體的晶振振蕩電路，而忽略成品電路的對(duì)石英晶體產(chǎn)生的頻率誤差，另外，采用溫度補(bǔ)償振蕩器TCXO能夠減少溫度對(duì)石英晶體的振蕩頻率產(chǎn)生影響，因此獲得的晶振頻率誤差更加的精準(zhǔn)；另外，還可將校準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)、時(shí)間日誤差值以及校準(zhǔn)時(shí)間間隔值寫入時(shí)鐘芯片內(nèi)設(shè)定的專用寄存器內(nèi)，并將時(shí)間修正程序固化進(jìn)時(shí)鐘芯片內(nèi)，則時(shí)鐘芯片的輸出時(shí)間信息時(shí)直接加入該修正值；即，將時(shí)間修正功能固化入時(shí)鐘芯片中，可使用該時(shí)鐘芯片構(gòu)成集成電路，有效地減少系統(tǒng)時(shí)間誤差，且自動(dòng)修正時(shí)間，更為便捷、顯示的時(shí)間更準(zhǔn)確；另外，對(duì)于晶體的品質(zhì)要求可降低，同等精度的情況下，可降低電路成本?？傊景l(fā)明能有效提高石英計(jì)時(shí)器時(shí)間計(jì)量的準(zhǔn)確度、提高石英計(jì)時(shí)器的產(chǎn)品合格率，減少由于石英計(jì)時(shí)器的誤差給日常生活所帶來的不便，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說明性的，而不是用于對(duì)本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高石英計(jì)時(shí)器時(shí)間計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟步驟10、用瞬時(shí)日差測量儀測量處于工作狀態(tài)下的成品石英計(jì)時(shí)器，獲得該石英計(jì)時(shí)器的時(shí)間日誤差值；步驟20、在石英計(jì)時(shí)器的MCU中設(shè)置一校準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)、一時(shí)間日誤差值、以及一校準(zhǔn)時(shí)間間隔值；步驟30、MUC首次讀取石英計(jì)時(shí)器內(nèi)的時(shí)鐘芯片的時(shí)間值時(shí)，先判斷是否已到校準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)，若是，則根據(jù)時(shí)間日誤差值重新配置時(shí)鐘芯片的初始計(jì)時(shí)，且在經(jīng)過每一個(gè)校準(zhǔn)時(shí)間間隔值后再次根據(jù)時(shí)間日誤差值重新配置時(shí)鐘芯片的初始計(jì)數(shù)值，若否，則繼續(xù)讀取時(shí)鐘芯片的時(shí)間值。
2.如權(quán)利要求1所述的一種提高石英計(jì)時(shí)器時(shí)間計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度的方法，其特征在于所述成品石英計(jì)時(shí)器內(nèi)的一石英晶體振蕩器為溫度補(bǔ)償振蕩器TCX0。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高石英計(jì)時(shí)器時(shí)間計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度的方法，包括如下步驟用瞬時(shí)日差測量儀測量處于工作狀態(tài)下的成品石英計(jì)時(shí)器，獲得該石英計(jì)時(shí)器的時(shí)間日誤差值；在石英計(jì)時(shí)器的MCU中設(shè)置一校準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)、一時(shí)間日誤差值、以及一校準(zhǔn)時(shí)間間隔值；最后根據(jù)時(shí)間日誤差值重新配置時(shí)鐘芯片的初始計(jì)時(shí)。本發(fā)明使高精度的石英計(jì)時(shí)器的時(shí)間校準(zhǔn)更為精確方便，能夠避免人工操作產(chǎn)生的誤差，同時(shí)有效降低成本，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
文檔編號(hào)G04F5/00GK103034116SQ20121045781
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者林軍, 許航, 方輝, 黃志煌, 呂丹, 卓曉丹 申請(qǐng)人:福建省計(jì)量科學(xué)研究院