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| 鬧鐘 | |
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鬧鐘是帶有鬧時裝置的鐘。既能指示時間，又能按人們預定的時刻發出音響信號或其他信號。鬧鐘的機芯結構主要有機械式和石英電子式兩大類。其他如晶體管擺輪遊絲式、音叉式等類型已很少用，通常置於台子上使用的稱台式鬧鐘，主要為旅行使用的稱旅行鬧鐘。 鬧鐘有很多種類，機械的、石英的，自從它被人利用鐘擺的原理髮明以來已經成為人們生活中不能缺少的物品。
歷史
1090年，北宋宰相蘇頌主持建造了一台水運儀象台，能報時打鐘，它的結構已近似於鐘錶的結構，可稱為鐘錶的鼻祖。每天僅有一秒的誤差。它有擒縱器，正是擒縱器工作時能發出嘀嗒嘀嗒的聲音。這就是鐘錶與計時器的區別。瑞士，有一本世界鐘錶界的權威書刊上寫到:"現代機械鐘錶中使用的擒縱器源自中國古代蘇頌的發明。"宋代，科學家蘇頌又發明了"天球儀"，英國著名科技史家李約瑟的書中，記載:"蘇頌把鐘錶機械和天文觀察儀器結合以來，在原理上已經完全成功，他比羅伯特·胡克先行了六個世紀，比方和斐與胡克同被西方認為是天文鐘表的發明人先行七個半世紀。"12世紀以後，中國鐘錶技術傳入歐洲，歐洲人才造出鐘錶，可以說是中國人開創了人類鐘錶史，並影響着後來西方鐘錶的進展。[1]
1283年在英格蘭的修道院出現史上首座以砝碼帶動的機械鐘。
13世紀意大利北部的僧侶開始建立鐘塔(或稱鐘樓)，其目的是提醒人禱告的時間。
16世紀中在德國開始有桌上的鐘。那些鍾只有一支針，鐘面分成四部分，使時間準確至最近的15分鐘。
17世紀，逐漸出現了鐘擺和法條。它運轉的精度得到了很大的提高。喬萬尼·德·丹第被譽為歐洲的鐘表之父。他用了16年的時間製造出一台功能齊全的鐘，被稱為宇宙渾天儀，它能夠表示出天空中一些行星的運行軌跡，還可以對宗教節日和每天的時間有所反映，它於1364年開始被使用。丹第製造的鐘並不是歐洲的第一台鐘。據說，歐洲第一台能報時的鐘是1335年於米蘭製成的。
1657年，惠更斯發現擺的頻率可以計算時間，造出了第一個擺鐘。1670年英國人威廉·克萊門特(William Clement)發明錨形擒縱器。
1695年，英國湯姆平發明了工字輪擒縱機構。後來，同國的格雷厄姆發明了靜止式擒縱機構。
1728到1759年，航海鍾問世。
1765年，自由錨式擒縱機構誕生。
1797年，美國人伊萊·特里(Eli Terry)獲得一個鐘的專利權。他被視為美國鐘錶業的始祖。
1840年，英國的鐘表匠貝恩發明了電鐘。
1946年，美國的物理學家利比博士弄清楚了原子鐘的原理。於兩年後，創造出了世界上第一座原子鐘，原子鐘至今也是最先進的鐘。它的運轉是藉助銫、氨原子的天然振動而完成的，它可以在300年內都能準確運轉，誤差十分小。
18到19世紀，鐘錶製造業逐步實行了工業化生產。
20世紀，開始進入石英化時期。
發展
世界鐘錶
公元1300年以前，人類主要是利用天文現象和流動物質的連續運動來計時。例如，日晷是利用日影的方位計時;漏壺和沙漏是利用水流和沙流的流量計時。
東漢張衡製造漏水轉渾天儀，用齒輪系統把渾象和計時漏壺聯結起來，漏壺滴水推動渾象均勻地旋轉，一天剛好轉一周，這是最早出現的機械鐘。北宋元祜三年(1088)蘇頌和韓公廉等創製水運儀象台，已運用了擒縱機構。
1350年，意大利的丹蒂製造出第一台結構簡單的機械打點塔鍾，日差為15~30分鐘，指示機構只有時針;1500~1510年，德國的亨萊思首先用鋼發條代替重錘，創造了用冕狀輪擒縱機構的小型機械鐘;1582年前後，意大利的伽利略發明了重力擺;1657年，荷蘭的惠更斯把重力擺引入機械鐘，創立了擺鐘。
1660年英國的胡克發明遊絲，並用後退式擒縱機構代替了冕狀輪擒縱機構;1673年，惠更斯又將擺輪遊絲組成的調速器應用在可攜帶的鐘表上;1675年，英國的克萊門特用叉瓦裝置製成最簡單的錨式擒縱機構，這種機構一直沿用在簡便擺錘式掛鍾中。
1695年，英國的湯姆平發明工字輪擒縱機構;1715年，英國的格雷厄姆又發明了靜止式擒縱機構，彌補了後退式擒縱機構的不足，為發展精密機械鐘錶打下了基礎;1765年，英國的馬奇發明自由錨式擒縱機構，即現代叉瓦式擒縱機構的前身;1728~1759年，英國的哈里森製造出高精度的標準航海鍾;1775~1780年，英國的阿諾德創造出精密表用擒縱機構。
18~19世紀，鐘錶製造業已逐步實現工業化生產，並達到相當高的水平。20世紀，隨着電子工業的迅速發展，電池驅動鍾、交流電鐘、電機械錶、指針式石英電子鐘錶、數字式石英電子鐘錶相繼問世，鐘錶的日差已小於0.5秒，鐘錶進入了微電子技術與精密機械相結合的石英化新時期。
1088年，宋朝的科學家蘇頌和韓工廉等人製造了水運儀象台，它是把渾儀、渾象和機械計時器組合起來的裝置。它以水力作為動力來源，具有科學的擒縱機構，高約12米，七米見方，分三層:上層放渾儀，進行天文觀測;中層放渾象，可以模擬天體作同步演示;下層是該儀器的心臟，計時、報時、動力源的形成與輸出都在這一層中。雖然幾十年後毀於戰亂，但它在世界鐘錶史上具有極其重要的意義。由此，中國著名的鐘表大師、古鐘錶收藏家矯大羽先生提出了"中國人開創鐘錶史"的觀點。
14世紀在歐洲的英、法等國的高大建築物上出現了報時鐘，鐘的動力來源於用繩索懸掛重錘，利用地心引力產生的重力作用。15世紀末、16世紀初出現了鐵製發條，使鐘有了新的動力來源，也為鐘的小型化創造了條件。1583年，意大利人伽利略建立了著名的等時性理論，也就是鐘擺的理論基礎。
1656 年，荷蘭的科學家惠更斯應用伽利略的理論設計了鐘擺，第二年，在他的指導下年輕鐘匠S.Coster製造成功了第一個擺鐘。1675年，他又用遊絲取代了原始的鐘擺，這樣就形成了以發條為動力、以遊絲為調速機構的小型鐘，同時也為製造便於攜帶的袋錶提供了條件。
18世紀期間發明了各種各樣的擒縱機構，為袋錶的進一步產生與發展奠定了基礎。英國人George Graham在1726年完善了工字輪擒縱機構，它和之前發明的垂直放置的機軸擒縱機構不同，所以使得袋錶機芯相對變薄。另外。
1757年左右英國人 Thomas Mudge發明了叉式擒縱機構，進一步提高了袋錶計時的精確度。這期間一直到19世紀產生了一大批鐘錶生產廠家，為袋錶的發展做出了貢獻。19世紀後半葉，在一些女性的手鐲上裝上了小袋錶，作為裝飾品。那時人們只是把它看成是一件首飾，還沒有完全認識到它的實用價值。直到人類歷史進入20世紀，隨着鐘錶製作工藝水平的提高以及科技和文明的巨大變革，才使得腕錶地位的確立有了可能。
20世紀初，護士為了掌握時間就把小袋錶掛在胸前，人們已經很注重它的實用性，要求方便、準確、耐用。尤其是第一次世界大戰的爆發，袋錶已經不能適應作戰軍人的需要，腕錶的生產成為大勢所趨。1926年，勞力士表廠製成了完全防水的手錶表殼，獲得專利並命名為oyster，第二年，一位勇敢的英國女性Mercedes Gleitze佩帶着這種表完成了個人游泳橫渡英倫海峽的壯舉。這一事件也成為鐘錶歷史上的重要轉折點。從那以後，許多新的設計和技術也被應用在腕錶上，成為真正意義上的帶在手腕上的計時工具。緊接着的二戰使腕錶的生產量大幅度增加，價格也隨之下降，使普通大眾也可以擁有它，腕錶的年代到來了!
中國鐘錶
機械鬧鐘
機械鬧鐘的機芯結構 包括走時和鬧時兩大系統。
①走時系統。其中的原動系以發條為貯能元件，所貯能量一般有1天的和8天的兩種。貯能1天的鬧鐘常採用不帶發條盒的結構;傳動系中的齒輪常採用修正擺線的銷形嚙合，其小齒輪(齠輪)以圓柱形鋼絲作輪齒;擒縱機構多採用銷釘式(俗稱粗馬)，它以圓柱形鋼絲作叉銷，成本較低，但走時精度亦較低;振動系統採用擺輪遊絲式。由於擺輪的轉速較高，振動周期為0.6秒的擺輪，擺輪軸與擺軸承在24小時中往復轉動摩擦達28.8萬次，因而對擺支承的結構和材料的選擇直接影響到鐘的壽命。為提高壽命，中國生產的鬧鐘的擺輪軸與擺軸承採用圓柱形配合結構，擺輪軸頂端為較大曲率半徑的球面，擺軸承用廉價的玻璃鑽，這種面接觸或線接觸成倍地延長了鐘的維修周期和走時壽命。遊絲常採用磷青銅或鎳基合金製成。
②鬧時系統:通常包括鬧時原動機構、傳動機構、擒縱機構和對鬧機構 4個部分。鬧時原動機構也可與走時原動機構共用一根發條，但在發條軸上增加有限位機構，以控制鬧時釋放發條的長度;鬧時擒縱機構對振動周期等時性要求不高，故常採用無固有振動周期的擒縱調速器而不用擺輪和遊絲，打錘安裝在叉軸上。機械式音樂鬧鐘上還帶有以鬧發條驅動的帶撥針的滾輪，撥針按曲譜排列，撥動音簧，演奏出音樂。
鬧鐘機芯
也包括走時和鬧時兩大系統。
①走時系統:指針式石英電子鬧鐘的走時系統包括石英諧振器、CMOS集成電路(分頻和驅動)、步進電機(將電能轉換為機械能)、計數和傳動機構、指針機構等部件;數字式石英電子鬧鐘的走時系統包括石英諧振器、CMOS集成電路(分頻、計算和驅動)、液晶顯示屏或發光二極管、導電橡膠等部件;此外，指針式和數字式都包括電池、微調電容、夾板和線路版等部件。
②鬧時系統:有兩種。一種是以集成電路或晶體管開關電路(分離元件)輸出信號，驅動揚聲器或其他聲響裝置;另一種是直接利用電磁原理，通過線圈的通、斷電流，吸動打錘敲擊鬧鈴，或吸動其他聲響裝置。
挑選
(1)先檢查外觀:鍾殼顏色光亮均勻，無脫漆、變色和擦痕。鐘面應清潔，刻度均勻，字跡清晰。
(2)檢查靈敏度:稍微開動發條，秒針即開始走動，證明靈敏度高。靈敏度高的鐘，延續走時的時間較長。
(3)檢查走時聲音:將鐘面左右前後上下放置，如果四面八方各個方向走時聲音輕重一致，均勻無雜音，則說明走的正常。
(4)檢查是否碰針:撥動時、分針，使時、分針與秒針重合(三針重疊)，三針之間應保持一定的間隙，不許碰擦。同時，針與鐘面、玻璃也應有適當的間隙。
(5)檢查鬧差:分別將鬧面撥到3、6、9、12處，再撥動時分針到這幾個地方，如鬧響誤差均在5分鐘以內，鬧差屬正常。
(6)檢查鬧鈴聲音;鬧鈴聲音應清晰、 洪亮，無啞聲、無空聲。