如果你閑的蛋疼，又比較愛好折騰，想隨時了解自己手表的健康狀態，請繼續看：
絕絕大多數戴機械表的同學，不會因為愛表去購買一個數千乃至數萬的校表儀，但一個對機械極端喜愛的人，怎么才能獲得自己手表運行狀態的關鍵數據呢？我們已經知道，通過iPhone的一個叫做Kello的偉大APP，可以獲得關鍵的瞬時日差，但可惜的是該軟件不提供擺幅和偏振這兩個關鍵的數據。
機芯擺輪的擺幅和偏振，對于評估機芯運行狀態非常重要，與機芯的健康程度息息相關，過去如果想獲得這兩個參數，只能使用專業的校表儀，即使是運行于電腦的biburo校表儀軟件，加上自制的放大電路，也不能獲得準確的擺幅與偏振數據。
而且一般能買得起的國產校表儀，基本都無法測量除杠桿擒縱以外的特殊擒縱機芯，比如佩戴OMEGA8500機芯的同學，除非花上18000元購買瑞士Witschi公司出品Watch Expert III校表儀，才能獲得準確的擺幅值和偏振值。
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選自：Watch Expert III 校表儀手冊
Measuring Modes 測量模式
–– Stnd Standard mode for watches with the Swiss escapement. STND標準模式，瑞士杠桿擒縱系統機芯。
–– Spe1 Mode for watches with coaxial escapement. SPE1模式，同軸擒縱系統機芯。
–– Spe2 Mode for watches with AP escapement. SPE2模式，AP擒縱系統機芯。
–– Spe4 Mode with specific amplitude filter. SPE4模式，特定振幅波形機芯。
–– Rate Only the rate measurement occurs. 只進行速率測試。
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所以最初研究的目的，只是想試試看通過某種變通方法，是否能讓普通的校表儀獲得準確的同軸機芯擺幅，這樣即便只買1000元的校表儀，也許就能用于同軸機芯。所以我開始搜集和查閱大量資料，了解校表儀測量機芯擺幅和偏振的具體方法。網絡上能搜到的有關文章，都提到一個詞“基角法”，但有關“基角法”的具體說明一個也沒有...
好在瑞士人做事很認真，在一份Witschi公司校表儀有關手冊中，竟然獲得重要信息：
校表儀所有測試數據的來源，是機芯擒縱機構碰撞或摩擦產生的聲音，比如杠桿擒縱產生的聲音波形如下：
選自：TEST AND MEASUREMENT TECHNOLOGY FOR MECHANICAL WATCHES Release 1.0 October 2010
所謂“基角法”，說起來原理并不復雜。以傳統瑞士杠桿擒縱為例，擺輪每次單向旋轉，擒縱輪與擒縱叉瓦、擒縱叉頭與寶石圓盤釘均有碰撞和摩擦發生，也就是我們耳朵能聽到的“嘀嗒嘀嗒”聲，放大波形，我們可見如上圖所示，不同地方碰撞產生的不同波峰。在三個波峰中，第一個和第三個波峰起始的間隔時間，就是擺輪圓盤釘與擒縱叉頭相互作用的時間，而擺輪圓盤釘與擒縱叉頭接觸過程中擺輪的旋轉角度，就是“擺全升角”Lift angle：
由于我們無法通過這些聲音直接獲得擺輪的擺幅，所以聰明的工程師利用擺輪的等時性與正弦函數原理，創造了“基角法”來計算擺幅。下圖是我最先搜到的有關介紹擺幅、升角文章的配圖，可惜所有的說明文字沒有一個提及具體算法，不過這幅機械機芯擺輪的振蕩周期圖本身比較好理解：
1. 橫坐標是時間，縱坐標是擺輪偏離平衡點的旋轉角度，也就是擺幅，擺輪的振蕩可視為一個正弦函數。
2. 實線曲線對應較小擺幅，虛線曲線對應較大擺幅。
3. 圖中間，λ符號所代表的上下兩個水平短線， 就是“擺全升角”的角度，兩根水平短線與曲線的相交點，就是擺輪圓盤釘與擒縱叉頭開始接觸的地方。
4. 圖中t1和t2是同一個擺輪在不同擺幅時的聲音波形，在擺輪擺幅較小的時候（實線曲線），波形的第一和第三個波峰間隔時間稍長；擺輪擺幅較大的時候，第一和第三波峰間隔時間會縮短。t1和t2的時間，就是“升角時間”Lift Time
5. 擺輪的擺動周期是非常好測量的，嘀嗒嘀嗒的聲音直接轉換就是瞬時日差，也就精確確定了擺輪每擺動一次需要的時間。也就是說，每次我們需要計算的時候，擺輪的正弦曲線的橫坐標值是固定的。
6. 有了擺輪擺動一次的精確時間，有了精確的“升角時間”，我們就可以通過正弦函數，計算出擺幅。
那么，獲得“擺全升角”和“升角時間”后，如何得到擺幅呢？為了得到這個“基角法”的具體算法，我搜了一天也沒找到正確答案，實在沒法只能自己根據原理去推導公式，好在三角函數沒有忘光，又花了一天時間：
[size=5]擺幅 = 升角 / (2 x sin（圓周率 x 機芯頻率 x 升角時間))[/size]
這就是偉大的計算擺輪擺幅的“基角法”公式，獲得這個公式可要了我親命，不過非常開心，比賺錢錢還開心...
公式有了之后，為了方便測試，制作了一個根據參數自動計算擺幅、偏振的Excel表格工具，逐發現：只要能獲得準確的機芯音頻記錄，理論上可以非常精確的計算出擺幅、偏振，擺幅誤差可以達到5度以內，偏振誤差可以達到0.1毫秒！那還等什么，馬上開始動手！
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[size=7]全功能校數學表儀[/size]
[size=5]1. 軟硬件準備[/size]
這個數字校表儀，還是需要一些硬件設備的，其中最關鍵的還是麥克風，一般的麥克風頻率響應上限為 4kHz 確實不行，生活中比較容易獲得的還是iPhone4/4s/5/5s的MEMS麥克風，頻率響應達到 20kHz，采壓感式隔膜(pressure-sensitive diaphragm)，用微芯片技術將隔膜蝕刻在半導體元件上。另為了抑制噪聲，iPhone4/4s/5/5s的麥克風采用兩顆獨立的MEMS麥克風，借此降低背景雜音，以提高語音通話的清晰度。
如果沒有iPhone4/4s/5/5s，那只能使用biburo校表儀軟件了，但得想辦法弄到帶音頻放大的電路的麥克風。自己做？也可以，網上很多資料，但一般人肯定受不了，那怎么辦？去搜“拾音器”幾十到幾百的都有，盡量選信噪比高的、頻率響應寬的。比如有人試過KZ-502D，或者更好的烽火WM-040VN等等，這個大家可以自行研究。
總之，我們要能將機芯運行的聲音清晰的錄制下來，無論使用iPhone還是電腦。錄制聲音需要專門的軟件，iPhone的iOS平臺推薦使用Recordium這個APP，非常好的錄音專業軟件，安裝PP助手后不用越獄也可以下載使用，并可通過PP助手將錄好的音頻無線傳送到電腦。
無論是否有iPhone，我們都需要在電腦上安裝 Audacity 音頻處理軟件，簡體中文界面，開源永久免費，其官方網站是：
http://audacity.sourceforge.net/?lang=zh-CN[/url]
Audacity 音頻處理軟件，將被用來對音頻進行各種測量，以獲得重要參數信息。
準備好以上軟硬件后，我們還需要下載一個有計算功能的Excel表格，下載地址在：
這就是數字校表儀的核心，如何使用我們下面再說。
[size=5]2. 動手操作[/size]
首先我們要為手表測日差，用iPhone的同學請移步看此貼：
http://www.hlcs.com.cn/thread-17382400-1-1.html
使用電腦+拾音器的同學，直接用biburo校表儀軟件測量日差，但擺幅數據肯定不是很準，特別是OMEGA8500等同軸機芯，擺幅值是錯誤的。
用軟件測量日差的原因是，雖然我們也可以通過波形測量獲得日差數據，但測量和計算都太過繁瑣。好在無論是iPhone的Kello還是電腦的biburo[color=#444444]在[/color]測量日差時都算比較精確，不過前提是你的iPhone或電腦本身的石英晶振比較準，不過我們主要是為了檢查擺幅，精度稍微差一點也沒關系。
[img=1296,968]http://www.hlcs.com.cn/data/attachment/forum/201401/13/180518or6zajyl22zhjuby.jpg[/img]
獲得日差數據后，我們要開始為機芯運行錄音，需要盡量安靜的環境，時長1分鐘即可。使用iPhone錄音的時候，要記得Recordium軟件可以在開始錄音后，左側麥克風劃開，可以調節增益量，最高可達500%。
使用電腦錄音，Audacity軟件也可以調節麥克風輸入量，建議調至100%，而有關如何提高“拾音器”的錄音效果，請自行用引擎搜索。
在此我提供兩個機芯的錄音樣本，共大家測試：
海鷗ST1901機芯，杠桿擒縱，正常速度：
http://pan.baidu.com/s/1hqqSuxe[/url]
OMEGA8500機芯，同軸擒縱，正常速度：
[url=http://pan.baidu.com/s/1qWm8tdU]http://pan.baidu.com/s/1qWm8tdU[/url]
獲得音頻文件后，接下來要對音頻文件做適當處理，以方便之后分析和計算。
首先進行增幅：增加音頻波形的縱向幅度，方便測量，具體方法如下：
點擊“特效”選擇并點擊 “增幅...”
在彈出的窗口中調整希望增大的幅度，注意：該軟件會自動計算可增加的最大幅度，無法強行提升。
波幅增大后，波形圖應該如此
然后進行減速：由于軟件的限制，音頻時間測量單位最多有0.001秒，根據測試這明顯不夠，因此我們可以通過將音頻減速10倍，便可以提高測量精度10倍，實現0.0001秒的測量。具體操作步驟如下：
點擊“特效”選擇并點擊 “改變速率”。
彈出的窗口就是調整速率的地方，這里有個非常關鍵的操作：由于該軟件沒有直接按時間倍數縮放的功能，我們只能通過計算，向左拖動滑桿，減速至當前的 -50也就是50%速度，并之后重復兩次，也就是說，要減慢速率 -50共三次，使之變慢至之前的8倍，最后再進行一次 -20減速，便實現了時間的10倍拉長。（3次 -50，1次 -20）這一步相當關鍵，如果出錯測量的值都將是錯誤的。
3次 -50減速后，要進行一次 -20操作，最終時間拉長10倍。當然，你要想試試拉長到100倍也可以，那精度更高...
被拉長10倍時間后，進行測量，時間可以精確到0.0001秒。現在我們試試放大縮**形，可以看見波形展開壓縮的顯示效果。
減速后的音頻文件我們最好另存為一次，以方便以后使用，而且減速后的音頻可以幫助我們分析擒縱運行是否正常，當然這需要一定功底和經驗：
海鷗ST1901機芯，杠桿擒縱，x10減速：
[url=http://pan.baidu.com/s/1o6lW0w6]http://pan.baidu.com/s/1o6lW0w6
OMEGA8500機芯，同軸擒縱，x10減速：
[url=http://pan.baidu.com/s/1pJDEFRt]http://pan.baidu.com/s/1pJDEFRt
下面，我們就開始測量獲得擺幅最關鍵的“升角時間”，只要錄音正常，擒縱正常，測得的“升角時間”還是相當穩定的，但肯定會有小幅的區別，我們要多選些音節進行測量：
這里有兩個小工具需要使用，一個是類似 I 的圖標，這是“選擇工具”，我們用他來測量波峰的間隔時間，點選此工具后，按主鼠標左鍵不放，在波形的一段拉開，便可選擇，鼠標靠近選擇區的邊緣，圖標變成小手指，可以左右精確拉動選擇區邊緣。
根據杠桿擒縱原理，我們選擇每節波形的第一個波峰到第三個波峰進行測量：
按上圖方式在波形圖中測量，多選些音節，多測量，取兩個最常出現的值，看窗口下方中間的數字，即我們需要的的波峰間隔時間，也就是關鍵的“升角時間”，注意，因為我們拉長了10倍時間，比如顯示的數值是0.084，實際值是0.0084秒
另一個是 <-> 圖標的“時間移動工具”，選擇此工具后，按住鼠標左鍵，在選擇區內拖動，將一起移動選擇區和音頻，在空白處拖動，選擇區將靜止，而音頻移動，我們可以以此測量不同的音節。
一般而言，擒縱系統一個振蕩周期內的兩組碰撞波形不會完全一樣，因此相互間隔的兩類音節一個被稱為tic，另一個被稱為tac，tic和tac中，應該測得出現最多的一個“升角時間”數值來使用。
接下來我們打開Excel表格，在表格的第9行和第11行分填寫tic和tac兩個[color=#444444]“升角時間”，當然這兩個值也可以完全一樣。
最后，我們為機芯填寫其他基本參數，包括：
[color=red]第3行：機芯設計節拍，也就是每小時擺動多少次，比如本例中的海鷗ST1901機芯是21600。
第5行：機測日差，也就是通過Kello或biburo這兩個軟件獲得的機芯某方位誤差。
第8行，升角，對于某種機芯，其升角是固定參數，查閱機芯資料獲得。
以上填寫完畢后，表格的第13行將自動計算出擺輪擺幅。杠桿擒縱的擺輪擺幅，正常應該在220至320之內。
除了擺幅，我們還可以通過測量波形獲得非常準確的擺輪偏振值。我們先了解原理：
擺輪的偏振值，可以通過相鄰的任意3個波形間隔而確定。在Excel表格的第15行和第16行分別是圖下圖的兩個音節起始的時間間隔，兩個相鄰時間間隔差的絕對值除以2，即擺輪的偏振值，這個值最好在0.5以內
[size=5]3. 同軸擒縱[/size]
根據這次實踐，我發現同軸擒縱的tic和tac波形并不完全一樣，讓我們仔細看看：
8500同軸擒縱的tic波形
8500同軸擒縱的tac波形
為何tic（進入棘爪分離波形）與tac（離開棘爪分離波形）有如此大的區別，tic波只有一個最大波峰，而tac有兩個呢？
讓我們再仔細看8500同軸擒縱的原理：
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tic和tac波形顯著區別的根本原因，是tic傳沖過程，大擒縱輪直接沖擊[/color][/color]滾軸棘爪，擺輪圓盤釘從進入擒縱叉頭開始，就一直貼在擒縱叉圖中的左側。而tac傳沖過程，擺輪圓盤釘進入擒縱叉頭后，先貼在擒縱叉右側，帶動擒縱叉旋轉，當小擒縱輪開始推動杠桿沖擊石后，擒縱叉頭會反過來推動擺輪圓盤釘，而導致圓盤釘與擒縱叉頭左側碰撞，由此tac比tic過程會多出一個波峰。
不過，因為手頭資料不足，暫時還無法確定同軸擒縱38度升角對應的波峰位置，因此還需要繼續研究。
[size=5]4. 研究副成果[/size]
根據初步推算，擺輪升角與升角時間應該近似于反效等價，因此國產普通校表儀通過設置特殊的升角值，可以獲得近似準確的同軸機芯擺幅。而這個升角值根據計算，應該為46度，有國產校表儀的同學們可以試試可能。
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