CN116300367A - 表中的速率变化的补偿 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方面涉及一种用于补偿根据表（1）的温度的速率的方法，其中，在由n摩尔的具有常数R的气体占据的内部容积V中，防水壳（2）包含具有摆动器（4）的机芯（3），其中机芯（3）的压力系数Cp和湿度系数Ch被确定，所述摆动器（4）的热系数Ct的最优值Cto被计算，从而限定其速率根据温度T的相对线性变化，以便补偿压力和湿度偏差，以及对于售后，表（1）配备有补偿装置（10），以在壳（2）中改变压力P和/或常数R和/或气体量和/或温度T，或者，在工厂中，通过修改氧化层和/或施加或烧蚀涂层来修改所述摆动器（4）的弹性返回装置的热系数，和/或修改表中的气体的量和/或性质，和/或修改壳（2）的内部容积。

Description

表中的速率变化的补偿
技术领域
本发明涉及一种用于补偿随防水表的温度变化而变化的速率的方法，其中防水壳包含机芯，该机芯本身包括摆动器，所述壳在初始速率设定后出厂时包含内部容积V，内部容积V由基本上符合理想气体定律的n摩尔的具有常数R的气体占据。
本发明进一步涉及一种适用于实现该方法的表，特别是在售后操作期间。
本发明涉及机械或机电表的速率调节领域。
背景技术
表的速率受许多参数的影响，诸如（非限制性地）表的空间位置、润滑、磨损、形成能量源的弹簧的缠绕、摩擦，以及显然其中放置了表的环境的物理参数。
基于温度的速率变化是表制造商一直关注的问题。摆动器的弹性返回装置对温度变化特别敏感。在这些弹性返回装置包括摆轮游丝或若干摆轮游丝的特定且非限制性情况下，每个摆轮游丝的热系数Ct导致机芯速率根据温度而变化。作为示例并且为了简化计算，可以认为速率根据热系数Ct基本上呈线性变化。
为了获得更好的机芯精度，热系数的目标是每天每开尔文0秒。有了此类参数，温度的变化不应该影响机芯的速率。对于相同机芯的产品，典型的热系数分布是对称曲线，更接近三角形峰值而不是钟形。
在制表中，众所周知，机芯的速率根据其所处介质的压力而变化。可以提出若干解释，诸如例如摆动器的惯量（摆轮和负载空气的惯量）的变化，因为负载空气密度改变，并且因此其惯量改变。摆轮的情况和空气的情况是特定的情况，更一般的参考将是惯性质量和气体或气体混合物。进行过的各种实验表明，如果压力下降，则速率增加。
因此，有必要补偿表的速率，表的速率根据以下物理参数的变化：介质的温度；用户的体温；根据温度、位置的压力、海拔、湿度的表壳的膨胀或收缩。然而，没有一种简单的发展可以专门处理温度和压力变化所固有的问题。
发明内容
本发明涉及表的基于温度和压力的速率变化的补偿。
为此目的，根据权利要求1，本发明涉及一种用于补偿随防水表的温度变化而变化的速率的方法。
本发明还涉及一种适用于实现该方法的表，特别是在售后操作期间。
附图说明
阅读以下详细说明，结合所附附图，本发明的目的、优点和特点将更加清楚，在附图中：
- 图1叠加三个曲线图，其在y轴上示出根据x轴上压力（以百帕斯卡为单位）的三种不同表机芯的速率（以秒/天为单位）；
- 图2对于同一钟表机芯叠加两个曲线图，其在y轴上示出根据x轴上的时间（以天为单位）的压力（以百帕斯卡为单位），其中一者是用理想气体定律计算的实线，另一者是所测量的结果；
- 图3示意性地示出表，其中防水壳包含机芯，该机芯本身包括配备有补偿装置的摆动器，该补偿装置包括用于修改壳的内部容积的防水容积测量装置，防水气体注入或提取导管，以及用于其内部温度的受控的且瞬时的增加的热装置。
具体实施方式
本发明涉及基于温度和压力的表的速率变化的补偿。
在承压容器中进行的实验示出了速率变化对于从大气压力（970 hPa）改变到高至200 hPa的压力的压力的相对良好的线性关系，y轴上的以秒/天为单位的速率变化取决于x轴上以百帕斯卡为单位的压力，测量是在承压容器中进行的。图1示出各种经过试验和测试的传统机械机芯的测量结果。在所有其它条件相同的情况下，遵守根据压力的日速率的一般线性过程，相应地，顶部曲线的斜率为（-0.0206），中部曲线的斜率为（-0.0161），底部曲线的斜率为（- 0.0145）。
在配备有与图1中的表不同的另一量具的表的实验示出了在海拔约570米的差异下的每天1.95秒量级的速率变化。基于以下海拔公式：
-
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，可以发现该量具根据海拔的速率变化约为每天每hPa 0.03秒的量级。该值被称为压力系数：Cp。
关于根据温度的压力变化，我们将假设理想气体定律
Figure 194622DEST_PATH_IMAGE002
足以限定该情况。
在一个闭合的表中，可用的空气容积被认为是给定的和有限的（假设泄漏为零）。我们还会假设表内部和表外部的压力之间的压力差不足以使表变形；表中可用的容积不变，并且因此保持恒定。
实验表明，这些近似值是相对正确的。在图2中，将测量到的压力与基于理想气体定律的理论压力
Figure DEST_PATH_IMAGE003
进行比较。观察到，测量结果与理论近似值具有相当的可比性。此外，实验表明，即使表内部和它所处于的介质之间有大的压力差，防水表的泄漏是相对低的。因此，我们将假设表是完全防水的。
最初的假设表明，来自表的泄漏被认为是零，表壳不能变形，并且封闭的气体保持不变。因此可以得出，参数n、R、V是常数；因此，压力根据温度而线性变化。
本发明提出在本质上处理与温度和压力变化有关的补偿。结合这两种效果的目的是使它们的效果彼此抵消（或最小化）。对用户来说，主要的好处是表佩戴时的精度更好。
湿度的影响小于温度和压力的影响。在工作假设中，在表佩戴的通常范围内，湿度水平根据温度或压力变化不大。近似的计算包括忽略该变化。
为了简化计算，做出了以下假设：
- 表中的压力根据温度基本上线性变化：
Figure 859565DEST_PATH_IMAGE004
；
- 机芯速率基于摆动器（特别是游丝摆轮）的热系数Ct基本上线性变化：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；
- 机芯速率基于气体压力基本上线性变化：
Figure 576986DEST_PATH_IMAGE006
。
因此，本发明涉及一种用于补偿随防水表1的温度变化而变化的速率的方法，其中防水壳2包含机芯3，该机芯3本身包括摆动器4。该壳2在初始速率设定后出厂时包含内部容积V，该内部容积V由基本上符合理想气体定律的n摩尔的具有常数R的气体占据。常数R（或阿伏伽德罗常数）是已知的。这取决于存在于表中的气体（在我们的情况中，一般是空气）。摩尔数n将取决于表的闭合条件（例如，大气压力、温度或闭合和锁定表背）。
可用容积V取决于壳的几何形状。可以可选地修改外部零件的设计来影响这一点。
根据本发明，机芯3的压力系数Cp是在工厂中通过测量和/或计算确定的，从而限定机芯3的速率根据气体（或适用的气体混合物）的压力P的相对线性变化。机芯的压力系数Cp可以通过实验测量或理论计算得到。它取决于每个机芯。
同样，在测量和/或计算后，在工厂中确定机芯3的湿度系数Ch的值，从而限定机芯3的速率根据机芯3中的湿度H的最大相对线性变化：m(H) = Ch * H。如果没有线性变化，则考虑速率/湿度曲线图的最高切线的最大斜率值。
计算摆动器4的热系数Ct的最优值Cto，从而限定摆动器4的速率根据温度T的相对线性变化，该最优值Cto旨在根据以下公式补偿压力和湿度偏差：
-
Figure DEST_PATH_IMAGE007
。
的确，为了提高表的精度（而不是机芯的精度），我们可以建立如下关系式：m(T) +m(P) + m(H) = 0，由此获得上面的值Cto。事实上，Cto是最优值，对于其而言，可归因于压力、温度和湿度的速率偏差之和为零；如果不能做到这一点，则Cto是这样的值：对于其而言，该速率偏差之和具有最小可能值。
Figure 159146DEST_PATH_IMAGE008
在本示例中，认为热系数和压力系数是常数，并且使速率根据温度而线性变化。如果这些参数遵守根据温度的非线性定律，则有可能建立类似的模型。
考虑到相对湿度将根据温度而变化，以及表的速率将基于湿度变化（经由Ch）而变化，该理论模型结合了湿度参数。然而，在温带地区中，该参数可以忽略不计，因为湿度对速率的影响远远小于温度。在简化的计算中，机芯3的湿度系数Ch确定为0。为了提高表的精度（而不是机芯的精度），可以建立简化的关系式：m(T)+m(P)=0，由此根据理想气体定律，基于公式
Figure DEST_PATH_IMAGE009
计算摆动器4的热系数Ct的最优值Cto。
根据是否包括执行最初的工厂设定或售后操作，该方法可以不同地实现。在售后情况下，难以或甚至不可能具有受控气氛室，但有必要让售后技术人员采用最终用户无法获得的特殊工具执行设定。在工厂设定方面，范围是更大的，因为可以将用于置于受控气氛和受控温度的装置结合起来，并且也可以将这些装置专门设计用于售后服务。
因此，根据本发明：
- 无论是对于售后应用或当在工厂中封装（emboîtage）时，表1配备有补偿装置10，该补偿装置布置成在所述壳2内改变压力P和/或气体的性质和其常数R和/或气体的量以及其摩尔数n和/或温度T，
- 或对于工厂中的制备，通过修改氧化层厚度和/或施加涂层和/或通过局部烧蚀而修改摆动器4中包括的弹性返回装置的热系数，和/或修改表中气体的摩尔数和/或表中气体的性质，和/或修改壳2的内部容积。
更具体地，压力P和/或摩尔数n通过在闭合壳2之前修改压力P和/或改变表1的温度T来修改。
方程
Figure 353279DEST_PATH_IMAGE010
表明，通过表1的壳2中的环境（具有常数R的当前气体，表内体积V和表中的摩尔量n），摆动器4的热系数Ct与压力系数Cp相关联。为了使表对温度不敏感（或减少表的灵敏度），可以独立或组合地处理以下参数：
- 摆动器4的热系数Ct；
- 与当前气体或气体混合物的性质有关的常数R；
- 表1的壳2中可用的容积V；
- 当前的气体量n。
第一实施例包括处理摆动器4的热系数。在摆动器4是游丝摆轮的特定的非限制性的情况下，当生产硅和/或硅氧化物摆轮游丝时，调速机构组件的热系数Ct可以根据覆盖该摆轮游丝的氧化层厚度而特别地被调节。
让我们考虑机芯的速率变化取决于压力而变化如下：Cp =每天每百帕斯卡-0.015秒。对于带有通用壳体的外部表零件，我们通过实验获得常数(n*R)/V约为3.3 hPa/K。它基于在理想气体定律中对表头内的压力和温度进行测量来计算。
为了使表对温度变化最不敏感，有必要将摆动器的热系数设定为每天每开尔文0.05秒。该值基于方程
Figure DEST_PATH_IMAGE011
进行计算。
通过将游丝摆轮的热系数设定在与每天每开尔文0秒不同的值，机芯中的计时测量受到干扰。例如，当运行作为具有8°C和38°C相的计时器的证书时，由于冷热相之间的机芯的热系数，每天会产生1.5秒量级的速率差异。然而，如果该机芯被封装在前一个示例的表中（Cp=-0.015，(n*R)/V=3.3），速率实际上对温度变化不敏感。
更具体地，摆动器4的弹性返回装置由硅和/或氧化硅制成，并且在工厂中的制备期间，通过修改氧化硅层厚度来修改这些弹性返回装置的热系数。
更具体地，摆动器4的弹性返回装置采用“LIGA”方法以薄弹性条的形式制成，并且在工厂中的制备期间，摆动器4中包括的这些弹性返回装置的热系数通过施加和/或局部烧蚀而被修改。
更具体地，摆动器4的弹性返回装置采用拉伸或轧制的方法以薄弹性条的形式制成，并且在工厂中的制备期间，摆动器4中包括的这些弹性返回装置的热系数通过施加和/或局部烧蚀而被修改。
第二实施例包括修改表中的气体量。事实上，如果改变表中气体的摩尔数，就可以补偿Ct和Cp。上述两个常数之间的联系用方程
Figure 175741DEST_PATH_IMAGE012
表达。例如，如果Ct=0.055秒/天/开尔文，Cp=-0.015秒/天/百帕斯卡，并且(n*R)/V=3.3百帕斯卡/开尔文，则表中的空气分子数应乘以1.1(0.055/(0.015*3.3)=1.1)。
为了改变表中的分子数量，存在两种解决方案：
- 在具有限定压力的环境中闭合表：如果大气压力为970hPa，则在封装时应为1067hPa(970*1.1)，使得表的速率对温度不敏感；
- 或以给定的表温度闭合表：如果环境温度为23℃(~296K)，则应将表加热至约53℃(~329K=296*1.1)。
温度和压力是由理想气体定律联系在一起的，因此，有必要确保对这两个参数进行监视，以便防止与大气压力变化、海拔或温度变化有关的误差。
在封装之前修改压力相对复杂；特别是在售后中当商店没有合适的设备时。在封装之前修改表的温度似乎相对容易实现；例如，通过将打开的表放在加热板或冷却板上。该实现方式的主要问题是Ct和Cp只有在符号相反的情况下才能彼此抵消。此外，如果Ct具有5%的变化，这表示约20°C。因此，可以预期的是，补偿Ct所需的温度可能难以达到。
更具体地，在工厂中的制备期间，通过如下方式修改表1中的气体摩尔数：以由计算限定的压力闭合壳2，使表的速率对温度不敏感，或以由计算限定的温度闭合壳2，使表的速率对温度不敏感，并在其闭合后缓慢冷却壳2。
第三实施例包括修改表中气体的组成。通过修改表1中气体的组成，例如通过在具有另一种气体的饱和介质中闭合表1，方程
Figure 380457DEST_PATH_IMAGE012
中的常数R将因此被修改。例如，如果Ct=0.02秒/天/开尔文，Cp=-0.015秒/天/百帕斯卡，以及常数(n*R)/V=3.3百帕斯卡/开尔文，表中的空气（R=287J/kg/K）可以被二氧化硫(R=130J/kg/K)取代。在该情况下，校正将为90%(0.015*3.3*130/287=0.0224)。作为一般规则，通过选择正确的气体或气体混合物（修改R以及不影响接触材料），理论上可以将表内温度的影响最小化。假设修改气体对Cp的影响可以忽略不计。此外，考虑到Ct具有一定的可变性，这意味着每只表都需要特定的气体混合物。另一个缺点是，每次闭合表背都应在受控的气氛中执行。最后，该解决方案理论上只有当Ct和Cp的符号相反时才可行。
更具体地，在工厂中的制备期间，通过将气体完全或部分地与具有所述常数R的另一个值的新气体或气体混合物交换，修改表中包含的气体的性质，该常数R适于对热系数Ct的适当调节，使表的速率对温度不敏感。
更具体地，壳2在气体交换后被密封，以防止在没有特殊工具的情况下用户的任何动作。
第四实施例包括处理表内部的几何形状。实际上，方程
Figure DEST_PATH_IMAGE013
可以以/>
Figure 766308DEST_PATH_IMAGE014
的形式表达。让我们考虑Cp=-0.015秒/天/百帕斯卡和Ct=0.04秒/天/开尔文。对于给定的实际情况，我们已经确定(n*R)/V=3.3 hPa/K。为了尽量减少对表速率的影响，应将表中的空气量校正为比目前可用的空气量大1.24(3.3*0.015/0.04)倍。由于Ct值随着机芯的不同而不同，这意味着外部零件应该适应每一个机芯。此外，由于容积已经很好地优化，似乎难以应用该方法而不影响表的设计。该解决方案包括通过传递到诸如活塞或类似的移动机构的行程来修改壳的内部容积。
因此，在特别为售后应用设计的替代实施例中，补偿装置10包括使售后技术人员能够修改壳2的内部容积的防水容积测量装置5，和/或至少一个防水气体注入或提取导管6，和/或用于其内部温度的受控的且瞬时的增加的热装置7。
更具体地，该容积测量装置5包括一个活塞，该活塞能够在壳2中移动，并在外部微测量控制的作用下能够利用未提供给用户的特殊工具拧紧和锁定在适当位置。
更具体地，在工厂中的制备期间，通过调节至少一个活塞的行程而修改壳2的内部容积，该活塞在外部微测量控制的作用下能够利用未提供给用户的特殊工具拧紧和锁定在适当位置。
更具体地，该防水气体注入或提取导管6能够利用未提供给用户的特殊工具锁定在适当位置。
更具体地，该热装置7包括用于转换光能的装置和/或用于存储能量的装置。
更具体地，在工厂中的制备期间，将壳2中包含的气体或气体混合物干燥，以降低湿度H。
更具体地，在工厂中的制备期间，将干燥器插入壳中，以在其中固定残余湿度H。
最后，还可以同时结合几种效果（Ct、Cp、壳条件或表容积的变化），以达到所需目的。
通常，为了尽量减少温度对表的影响，似乎必须最小化Ct的分散。
本发明进一步涉及一种适用于实现该方法的表1，特别是在售后服务中。该防水表1包括防水壳2，该防水壳2包含机芯3本身，该机芯3包括摆动器4。该表1包括补偿装置10，每个补偿装置能够利用未提供给用户的特殊工具锁定在适当位置，该补偿装置10包括使售后技术人员能够修改壳2的内部容积的防水容积测量装置5，和/或至少一个防水气体注入或提取导管6，和/或用于其内部温度的受控的且瞬时的增加的热装置7。

Claims (18)

1.一种用于补偿随防水表（1）的温度变化而变化的速率的方法，其中，防水壳（2）包含机芯（3），所述机芯（3）本身包括摆动器（4），所述壳（2）在初始速率设定后出厂时包含内部容积V，内部容积V由基本上符合理想气体定律的n摩尔的具有常数R的气体占据，其特征在于，所述机芯（3）的压力系数Cp在工厂中通过测量和/或计算确定，从而限定所述机芯（3）的所述速率根据所述气体的压力P的相对线性变化，其中，在工厂中在测量和/或计算后确定所述机芯（3）的湿度系数Ch的值，从而限定所述机芯（3）的所述速率根据所述机芯（3）中的湿度H的最大相对线性变化，其中，计算所述摆动器（4）的热系数Ct的最优值Cto，从而限定所述摆动器（4）的速率根据温度T的相对线性变化，所述最优值Cto旨在根据以下公式补偿所述压力和湿度偏差：
-
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
以及，其中，
- 无论是对于售后应用还是在工厂中封装时，所述表（1）配备有补偿装置（10），所述补偿装置（10）布置成在所述壳（2）内改变所述压力P和/或所述气体的性质和其常数R和/或气体的量以及其摩尔数n和/或所述温度T，
- 或对于工厂中的制备，通过修改氧化层厚度和/或施加涂层和/或通过局部烧蚀而修改所述摆动器（4）中包括的弹性返回装置的热系数，和/或修改所述表中气体的摩尔数和/或所述表中所述气体的性质，和/或修改所述壳（2）的所述内部容积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力P和/或摩尔数n通过在闭合所述壳（2）之前修改所述压力P和/或通过改变所述表（1）的所述温度T来修改。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述机芯（3）的所述湿度系数Ch被确定为值零，以及其中，所述摆动器（4）的所述热系数Ct的所述最优值Cto是根据以下公式计算的：
-
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，对于售后应用，所述补偿装置（10）包括使售后技术人员能够修改所述壳（2）的所述内部容积的防水容积测量装置（5），和/或至少一个气体注入或提取导管（6），和/或用于其内部温度的受控的且瞬时的增加的热装置（7）。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述容积测量装置（5）包括一个活塞，所述活塞能够在所述壳（2）中移动，并且在外部微测量控制的作用下能够利用未提供给用户的特殊工具拧紧和锁定在适当位置。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述防水气体注入或提取导管（6）能够利用未提供给用户的特殊工具锁定在适当位置。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述热装置（7）包括用于转换光能的装置和/或用于存储能量的装置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述摆动器（4）的所述弹性返回装置由硅和/或氧化硅制成，以及其中，在工厂中的制备中，通过修改所述氧化硅层厚度来修改所述弹性返回装置的所述热系数。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述摆动器（4）的所述弹性返回装置采用“LIGA”方法以薄弹性条的形式制成，以及其中，在工厂中的制备期间，所述摆动器（4）中包括的所述弹性返回装置的所述热系数通过施加涂层和/或通过局部烧蚀而被修改。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述摆动器（4）的所述弹性返回装置采用拉伸或轧制的方法以薄弹性条的形式制成，以及其中，在工厂中的制备期间，所述摆动器（4）中包括的所述弹性返回装置的所述热系数通过施加涂层和/或通过局部烧蚀而被修改。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，在工厂中的制备期间，通过如下方式修改所述表中气体的摩尔数：以由计算限定的压力闭合所述壳（2），使所述表的所述速率对温度不敏感，或以由计算限定的温度闭合所述壳（2），使所述表的所述速率对温度不敏感，并在其闭合后缓慢冷却所述壳（2）。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，在工厂中的制备期间，通过将所述气体完全或部分地与具有所述常数的另一个值的新气体或气体混合物交换，修改所述表中包含的所述气体的性质。
13.一种R，其适于适当调节所述热系数Ct，以使所述表的所述速率对温度不敏感。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述壳（2）在所述气体交换后被密封，以防止在没有特殊工具的情况下用户的任何动作。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，在工厂中的制备期间，通过调节至少一个活塞的行程而修改所述壳（2）的所述内部容积，所述活塞在外部微测量控制的作用下能够利用未提供给用户的特殊工具拧紧和锁定在适当位置。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，在工厂中的制备期间，所述壳（2）中包含的所述气体或气体混合物被干燥，以减少湿度H。
17.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其特征在于，在工厂中的制备期间，将干燥器插入到所述壳中，以在其中固定残余湿度H。
18.一种防水表（1），其中，防水壳（2）包含机芯（3），所述机芯（3）本身包括摆动器（4），其特征在于，所述表（1）包括补偿装置（10），每个补偿装置能够利用未提供给用户的特殊工具锁定在适当位置，所述补偿装置（10）包括使售后技术人员能够修改所述壳（2）的所述内部容积的防水容积测量装置（5），和/或至少一个防水气体注入或提取导管（6），和/或用于其内部温度的受控的且瞬时的增加的热装置（7）。
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