如果你閑的蛋疼，又比較愛好折騰，想隨時(shí)了解自己手表的健康狀態(tài)，請(qǐng)繼續(xù)看：
絕絕大多數(shù)戴機(jī)械表的同學(xué)，不會(huì)因?yàn)閻郾砣ベ?gòu)買一個(gè)數(shù)千乃至數(shù)萬(wàn)的校表儀，但一個(gè)對(duì)機(jī)械極端喜愛的人，怎么才能獲得自己手表運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)呢？我們已經(jīng)知道，通過iPhone的一個(gè)叫做Kello的偉大APP，可以獲得關(guān)鍵的瞬時(shí)日差，但可惜的是該軟件不提供擺幅和偏振這兩個(gè)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。
機(jī)芯擺輪的擺幅和偏振，對(duì)于評(píng)估機(jī)芯運(yùn)行狀態(tài)非常重要，與機(jī)芯的健康程度息息相關(guān)，過去如果想獲得這兩個(gè)參數(shù)，只能使用專業(yè)的校表儀，即使是運(yùn)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(zhǔn)確的擺幅與偏振數(shù)據(jù)。
而且一般能買得起的國(guó)產(chǎn)校表儀，基本都無(wú)法測(cè)量除杠桿擒縱以外的特殊擒縱機(jī)芯，比如佩戴OMEGA8500機(jī)芯的同學(xué)，除非花上18000元購(gòu)買瑞士Witschi公司出品Watch Expert III校表儀，才能獲得準(zhǔn)確的擺幅值和偏振值。
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選自：Watch Expert III 校表儀手冊(cè)
Measuring Modes 測(cè)量模式
–– Stnd Standard mode for watches with the Swiss escapement. STND標(biāo)準(zhǔn)模式，瑞士杠桿擒縱系統(tǒng)機(jī)芯。
–– Spe1 Mode for watches with coaxial escapement. SPE1模式，同軸擒縱系統(tǒng)機(jī)芯。
–– Spe2 Mode for watches with AP escapement. SPE2模式，AP擒縱系統(tǒng)機(jī)芯。
–– Spe4 Mode with specific amplitude filter. SPE4模式，特定振幅波形機(jī)芯。
–– Rate Only the rate measurement occurs. 只進(jìn)行速率測(cè)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(zhǔn)確的同軸機(jī)芯擺幅，這樣即便只買1000元的校表儀，也許就能用于同軸機(jī)芯。所以我開始搜集和查閱大量資料，了解校表儀測(cè)量機(jī)芯擺幅和偏振的具體方法。網(wǎng)絡(luò)上能搜到的有關(guān)文章，都提到一個(gè)詞“基角法”，但有關(guān)“基角法”的具體說(shuō)明一個(gè)也沒有...
好在瑞士人做事很認(rèn)真，在一份Witschi公司校表儀有關(guān)手冊(cè)中，竟然獲得重要信息：
校表儀所有測(cè)試數(shù)據(jù)的來(lái)源，是機(jī)芯擒縱機(jī)構(gòu)碰撞或摩擦產(chǎn)生的聲音，比如杠桿擒縱產(chǎn)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(shuō)起來(lái)原理并不復(fù)雜。以傳統(tǒng)瑞士杠桿擒縱為例，擺輪每次單向旋轉(zhuǎn)，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(fā)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(chǎn)生的不同波峰。在三個(gè)波峰中，第一個(gè)和第三個(gè)波峰起始的間隔時(shí)間，就是擺輪圓盤釘與擒縱叉頭相互作用的時(shí)間，而擺輪圓盤釘與擒縱叉頭接觸過程中擺輪的旋轉(zhuǎn)角度，就是“擺全升角”Lift angle：
由于我們無(wú)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(shí)性與正弦函數(shù)原理，創(chuàng)造了“基角法”來(lái)計(jì)算擺幅。下圖是我最先搜到的有關(guān)介紹擺幅、升角文章的配圖，可惜所有的說(shuō)明文字沒有一個(gè)提及具體算法，不過這幅機(jī)械機(jī)芯擺輪的振蕩周期圖本身比較好理解：
1. 橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是擺輪偏離平衡點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度，也就是擺幅，擺輪的振蕩可視為一個(gè)正弦函數(shù)。
2. 實(shí)線曲線對(duì)應(yīng)較小擺幅，虛線曲線對(duì)應(yīng)較大擺幅。
3. 圖中間，λ符號(hào)所代表的上下兩個(gè)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(diǎn)，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(gè)擺輪在不同擺幅時(shí)的聲音波形，在擺輪擺幅較小的時(shí)候（實(shí)線曲線），波形的第一和第三個(gè)波峰間隔時(shí)間稍長(zhǎng)；擺輪擺幅較大的時(shí)候，第一和第三波峰間隔時(shí)間會(huì)縮短。t1和t2的時(shí)間，就是“升角時(shí)間”Lift Time
5. 擺輪的擺動(dòng)周期是非常好測(cè)量的，嘀嗒嘀嗒的聲音直接轉(zhuǎn)換就是瞬時(shí)日差，也就精確確定了擺輪每擺動(dòng)一次需要的時(shí)間。也就是說(shuō)，每次我們需要計(jì)算的時(shí)候，擺輪的正弦曲線的橫坐標(biāo)值是固定的。
6. 有了擺輪擺動(dòng)一次的精確時(shí)間，有了精確的“升角時(shí)間”，我們就可以通過正弦函數(shù)，計(jì)算出擺幅。
那么，獲得“擺全升角”和“升角時(shí)間”后，如何得到擺幅呢？為了得到這個(gè)“基角法”的具體算法，我搜了一天也沒找到正確答案，實(shí)在沒法只能自己根據(jù)原理去推導(dǎo)公式，好在三角函數(shù)沒有忘光，又花了一天時(shí)間：
[size=5]擺幅 = 升角 / (2 x sin（圓周率 x 機(jī)芯頻率 x 升角時(shí)間))[/size]
這就是偉大的計(jì)算擺輪擺幅的“基角法”公式，獲得這個(gè)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(cè)試，制作了一個(gè)根據(jù)參數(shù)自動(dòng)計(jì)算擺幅、偏振的Excel表格工具，逐發(fā)現(xiàn)：只要能獲得準(zhǔn)確的機(jī)芯音頻記錄，理論上可以非常精確的計(jì)算出擺幅、偏振，擺幅誤差可以達(dá)到5度以內(nèi)，偏振誤差可以達(dá)到0.1毫秒！那還等什么，馬上開始動(dòng)手！
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[size=7]全功能校數(shù)學(xué)表儀[/size]
[size=5]1. 軟硬件準(zhǔn)備[/size]
這個(gè)數(shù)字校表儀，還是需要一些硬件設(shè)備的，其中最關(guān)鍵的還是麥克風(fēng)，一般的麥克風(fēng)頻率響應(yīng)上限為 4kHz 確實(shí)不行，生活中比較容易獲得的還是iPhone4/4s/5/5s的MEMS麥克風(fēng)，頻率響應(yīng)達(dá)到 20kHz，采壓感式隔膜(pressure-sensitive diaphragm)，用微芯片技術(shù)將隔膜蝕刻在半導(dǎo)體元件上。另為了抑制噪聲，iPhone4/4s/5/5s的麥克風(fēng)采用兩顆獨(dú)立的MEMS麥克風(fēng)，借此降低背景雜音，以提高語(yǔ)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(fēng)。自己做？也可以，網(wǎng)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(yīng)寬的。比如有人試過KZ-502D，或者更好的烽火WM-040VN等等，這個(gè)大家可以自行研究。
總之，我們要能將機(jī)芯運(yùn)行的聲音清晰的錄制下來(lái)，無(wú)論使用iPhone還是電腦。錄制聲音需要專門的軟件，iPhone的iOS平臺(tái)推薦使用Recordium這個(gè)APP，非常好的錄音專業(yè)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(wú)線傳送到電腦。
無(wú)論是否有iPhone，我們都需要在電腦上安裝 Audacity 音頻處理軟件，簡(jiǎn)體中文界面，開源永久免費(fèi)，其官方網(wǎng)站是：
http://audacity.sourceforge.net/?lang=zh-CN[/url]
Audacity 音頻處理軟件，將被用來(lái)對(duì)音頻進(jìn)行各種測(cè)量，以獲得重要參數(shù)信息。
準(zhǔn)備好以上軟硬件后，我們還需要下載一個(gè)有計(jì)算功能的Excel表格，下載地址在：
這就是數(shù)字校表儀的核心，如何使用我們下面再說(shuō)。
[size=5]2. 動(dòng)手操作[/size]
首先我們要為手表測(cè)日差，用iPhone的同學(xué)請(qǐng)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(xué)，直接用biburo校表儀軟件測(cè)量日差，但擺幅數(shù)據(jù)肯定不是很準(zhǔn)，特別是OMEGA8500等同軸機(jī)芯，擺幅值是錯(cuò)誤的。
用軟件測(cè)量日差的原因是，雖然我們也可以通過波形測(cè)量獲得日差數(shù)據(jù)，但測(cè)量和計(jì)算都太過繁瑣。好在無(wú)論是iPhone的Kello還是電腦的biburo[color=#444444]在[/color]測(cè)量日差時(shí)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(zhǔn)，不過我們主要是為了檢查擺幅，精度稍微差一點(diǎn)也沒關(guān)系。
[img=1296,968]http://www.hlcs.com.cn/data/attachment/forum/201401/13/180518or6zajyl22zhjuby.jpg[/img]
獲得日差數(shù)據(jù)后，我們要開始為機(jī)芯運(yùn)行錄音，需要盡量安靜的環(huán)境，時(shí)長(zhǎng)1分鐘即可。使用iPhone錄音的時(shí)候，要記得Recordium軟件可以在開始錄音后，左側(cè)麥克風(fēng)劃開，可以調(diào)節(jié)增益量，最高可達(dá)500%。
使用電腦錄音，Audacity軟件也可以調(diào)節(jié)麥克風(fēng)輸入量，建議調(diào)至100%，而有關(guān)如何提高“拾音器”的錄音效果，請(qǐng)自行用引擎搜索。
在此我提供兩個(gè)機(jī)芯的錄音樣本，共大家測(cè)試：
海鷗ST1901機(jī)芯，杠桿擒縱，正常速度：
http://pan.baidu.com/s/1hqqSuxe[/url]
OMEGA8500機(jī)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(lái)要對(duì)音頻文件做適當(dāng)處理，以方便之后分析和計(jì)算。
首先進(jìn)行增幅：增加音頻波形的縱向幅度，方便測(cè)量，具體方法如下：
點(diǎn)擊“特效”選擇并點(diǎn)擊 “增幅...”
在彈出的窗口中調(diào)整希望增大的幅度，注意：該軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算可增加的最大幅度，無(wú)法強(qiáng)行提升。
波幅增大后，波形圖應(yīng)該如此
然后進(jìn)行減速：由于軟件的限制，音頻時(shí)間測(cè)量單位最多有0.001秒，根據(jù)測(cè)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(cè)量精度10倍，實(shí)現(xiàn)0.0001秒的測(cè)量。具體操作步驟如下：
點(diǎn)擊“特效”選擇并點(diǎn)擊 “改變速率”。
彈出的窗口就是調(diào)整速率的地方，這里有個(gè)非常關(guān)鍵的操作：由于該軟件沒有直接按時(shí)間倍數(shù)縮放的功能，我們只能通過計(jì)算，向左拖動(dòng)滑桿，減速至當(dāng)前的 -50也就是50%速度，并之后重復(fù)兩次，也就是說(shuō)，要減慢速率 -50共三次，使之變慢至之前的8倍，最后再進(jìn)行一次 -20減速，便實(shí)現(xiàn)了時(shí)間的10倍拉長(zhǎng)。（3次 -50，1次 -20）這一步相當(dāng)關(guān)鍵，如果出錯(cuò)測(cè)量的值都將是錯(cuò)誤的。
3次 -50減速后，要進(jìn)行一次 -20操作，最終時(shí)間拉長(zhǎng)10倍。當(dāng)然，你要想試試?yán)L(zhǎng)到100倍也可以，那精度更高...
被拉長(zhǎng)10倍時(shí)間后，進(jìn)行測(cè)量，時(shí)間可以精確到0.0001秒。現(xiàn)在我們?cè)囋嚪糯罂s**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(yùn)行是否正常，當(dāng)然這需要一定功底和經(jīng)驗(yàn)：
海鷗ST1901機(jī)芯，杠桿擒縱，x10減速：
[url=http://pan.baidu.com/s/1o6lW0w6]http://pan.baidu.com/s/1o6lW0w6
OMEGA8500機(jī)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(cè)量獲得擺幅最關(guān)鍵的“升角時(shí)間”，只要錄音正常，擒縱正常，測(cè)得的“升角時(shí)間”還是相當(dāng)穩(wěn)定的，但肯定會(huì)有小幅的區(qū)別，我們要多選些音節(jié)進(jìn)行測(cè)量：
這里有兩個(gè)小工具需要使用，一個(gè)是類似 I 的圖標(biāo)，這是“選擇工具”，我們用他來(lái)測(cè)量波峰的間隔時(shí)間，點(diǎn)選此工具后，按主鼠標(biāo)左鍵不放，在波形的一段拉開，便可選擇，鼠標(biāo)靠近選擇區(qū)的邊緣，圖標(biāo)變成小手指，可以左右精確拉動(dòng)選擇區(qū)邊緣。
根據(jù)杠桿擒縱原理，我們選擇每節(jié)波形的第一個(gè)波峰到第三個(gè)波峰進(jìn)行測(cè)量：
按上圖方式在波形圖中測(cè)量，多選些音節(jié)，多測(cè)量，取兩個(gè)最常出現(xiàn)的值，看窗口下方中間的數(shù)字，即我們需要的的波峰間隔時(shí)間，也就是關(guān)鍵的“升角時(shí)間”，注意，因?yàn)槲覀兝L(zhǎng)了10倍時(shí)間，比如顯示的數(shù)值是0.084，實(shí)際值是0.0084秒
另一個(gè)是 <-> 圖標(biāo)的“時(shí)間移動(dòng)工具”，選擇此工具后，按住鼠標(biāo)左鍵，在選擇區(qū)內(nèi)拖動(dòng)，將一起移動(dòng)選擇區(qū)和音頻，在空白處拖動(dòng)，選擇區(qū)將靜止，而音頻移動(dòng)，我們可以以此測(cè)量不同的音節(jié)。
一般而言，擒縱系統(tǒng)一個(gè)振蕩周期內(nèi)的兩組碰撞波形不會(huì)完全一樣，因此相互間隔的兩類音節(jié)一個(gè)被稱為tic，另一個(gè)被稱為tac，tic和tac中，應(yīng)該測(cè)得出現(xiàn)最多的一個(gè)“升角時(shí)間”數(shù)值來(lái)使用。
接下來(lái)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(gè)[color=#444444]“升角時(shí)間”，當(dāng)然這兩個(gè)值也可以完全一樣。
最后，我們?yōu)闄C(jī)芯填寫其他基本參數(shù)，包括：
[color=red]第3行：機(jī)芯設(shè)計(jì)節(jié)拍，也就是每小時(shí)擺動(dòng)多少次，比如本例中的海鷗ST1901機(jī)芯是21600。
第5行：機(jī)測(cè)日差，也就是通過Kello或biburo這兩個(gè)軟件獲得的機(jī)芯某方位誤差。
第8行，升角，對(duì)于某種機(jī)芯，其升角是固定參數(shù)，查閱機(jī)芯資料獲得。
以上填寫完畢后，表格的第13行將自動(dòng)計(jì)算出擺輪擺幅。杠桿擒縱的擺輪擺幅，正常應(yīng)該在220至320之內(nèi)。
除了擺幅，我們還可以通過測(cè)量波形獲得非常準(zhǔn)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(gè)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(gè)音節(jié)起始的時(shí)間間隔，兩個(gè)相鄰時(shí)間間隔差的絕對(duì)值除以2，即擺輪的偏振值，這個(gè)值最好在0.5以內(nèi)
[size=5]3. 同軸擒縱[/size]
根據(jù)這次實(shí)踐，我發(fā)現(xiàn)同軸擒縱的tic和tac波形并不完全一樣，讓我們仔細(xì)看看：
8500同軸擒縱的tic波形
8500同軸擒縱的tac波形
為何tic（進(jìn)入棘爪分離波形）與tac（離開棘爪分離波形）有如此大的區(qū)別，tic波只有一個(gè)最大波峰，而tac有兩個(gè)呢？
讓我們?cè)僮屑?xì)看8500同軸擒縱的原理：
[全屏欣賞 提醒：Flash中可能包含不安全內(nèi)容]
tic和tac波形顯著區(qū)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(jìn)入擒縱叉頭開始，就一直貼在擒縱叉圖中的左側(cè)。而tac傳沖過程，擺輪圓盤釘進(jìn)入擒縱叉頭后，先貼在擒縱叉右側(cè)，帶動(dòng)擒縱叉旋轉(zhuǎn)，當(dāng)小擒縱輪開始推動(dòng)杠桿沖擊石后，擒縱叉頭會(huì)反過來(lái)推動(dòng)擺輪圓盤釘，而導(dǎo)致圓盤釘與擒縱叉頭左側(cè)碰撞，由此tac比tic過程會(huì)多出一個(gè)波峰。
不過，因?yàn)槭诸^資料不足，暫時(shí)還無(wú)法確定同軸擒縱38度升角對(duì)應(yīng)的波峰位置，因此還需要繼續(xù)研究。
[size=5]4. 研究副成果[/size]
根據(jù)初步推算，擺輪升角與升角時(shí)間應(yīng)該近似于反效等價(jià)，因此國(guó)產(chǎn)普通校表儀通過設(shè)置特殊的升角值，可以獲得近似準(zhǔn)確的同軸機(jī)芯擺幅。而這個(gè)升角值根據(jù)計(jì)算，應(yīng)該為46度，有國(guó)產(chǎn)校表儀的同學(xué)們可以試試可能。
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