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你有没有想过如何在硬件上实现计时？如果你没有手表，你会知道一秒钟的时间吗？本文将帮你解决这些问题。

时间安排可能是一个非常有趣的话题和一个相当奇特的艺术。我们都知道地球需要24小时才能完成一个完整的旋转，每小时60分钟，每分钟60秒......所以第二个必须是地球制作1 /（24 * 60）所需的时间* 60）= 1 / 86,400th的旋转。然而，实际地球旋转实际上需要花费24小时以上的时间，这就是为什么我们有闰年来偶尔调整时间漂移的原因。此外，许多其他因素导致这种精确运动的变化，使得地球的旋转本身成为衡量时间的不良标准。

那么我们如何衡量时间呢？幸运的是，有更可靠，更精确的自然事件可用于标准化时间。1967年，决定一秒钟相当于9,192,631,770个铯-133原子辐射周期。

时间在电子学中非常重要，用于包括电压在内的其他测量。根据应用，电子设备可能需要不同的计时方式。以下是一些计时方法及其应用。

石英晶体振荡器

石英晶体振荡器（QCO）常见于微控制器，示波器，手表和其他消费类电子产品中。顾名思义，这个组件通常由石英晶体制成，它具有化学和机械稳定性。在没有断裂的情况下很难永久变形，并且在滞后方面没有太多经验 - 当一些力使其振动时，它会快速开始和停止。 

4MHz石英晶体振荡器组件。

在QCO中，当对晶体施加电场时，它将作为响应机械地扭曲，产生压电效应（反之亦然ICfans）。当恢复到其原始形状时，晶体将以一致的速率振动，并且可以用作时间保持的参考。根据石英的切割方式，可以实现不同的振动模式。根据所需的频率或模式，不同类型的电路可与晶体配对。例如，泛音模式可以帮助达到更高的频率，这可以通过将晶体振荡器电路与LC电路配对来实现。

许多因素都会影响QCO的稳定性：晶体的切割，晶体的质量和纯度，温度，湿度，甚至辐射。震动也可以永久地改变频率。随着时间的推移，晶体的频率也会因老化而漂移

原子钟

用于确定秒的持续时间的铯原子是原子钟的一个例子。当原子处于绝对零度时，原子钟基于电子能量跃迁的频率。在腔室中，气体对原子中的状态变化起反应并振荡，因此必须调整以不仅检测尽可能多的状态变化，而且还要过滤掉温度变化等其他噪声。最终，将达到正确的频率，然后可以用作时间参考。

用于在NIST测量一秒钟的时钟每天漂移0.03纳秒，在1亿年内漂移一秒钟。所以，相当稳定和精确。

第一个原子钟相当大而且体积庞大，但在2004年引入了芯片大小的原子钟。它功耗低，结构紧凑，可在电池供电设备上运行。 

原子钟用于许多需要高精度的时间敏感型应用。例如，世界时间由全球几个原子钟保存。他们偶尔会检查达成共识并进行调整以匹配大多数人。

原子钟也用于GPS等卫星导航系统。如果没有精确的计时，GPS接收器位置的计算将会被取消。 

今年，深空原子钟（DSAC）将在低地球轨道上进行测试。DSAC将使用汞离子，这种离子在十亿年内不应漂移超过一秒。DSAC将用于深空无线电导航，并计划最终用于人类的实时导航。

深空Aaomic时钟。

下一代原子钟：量子时钟和光学格子时钟

其他时钟已经开发和实验，提供更强大的时间保持。 

量子时钟是一种原子钟，其中单个离子用激光冷却并包含在电磁陷阱中。这些时钟通常使用铝或汞，并使用紫外激光来实现更高频率的振动。量子时钟比原子钟更精确，不受电场和磁场的温度或背景噪声的影响。有趣的是，由于使用铯-133的标准不能用于测量比其自身更精确的东西，因此不可能确定它在第二次测量中是否更准确。

光学晶格时钟。

比量子时钟更精确的是光学晶格时钟。这个时钟在宇宙的生命周期内不会漂移超过100毫秒。时钟由一个保持锶原子的3D晶格组成。激光用于在原子中引起振动，其被冷却至15纳克尔，并且将保持相干达15秒。 

时间保持对硬件功能至关重要。您对时间问题带来的挑战有什么经验？如何保持设备设计的时间？在下面的评论中可以分享一下您的想法。