關(guān)于精密計(jì)時(shí)歷史的許多有趣的事情中最有趣的事情之一是，每一個(gè)解決方案也往往會(huì)帶來(lái)新的、意想不到的問(wèn)題的令人不快的驚喜。 

例如，第一批手表和鐘表沒(méi)有游絲，如果您每天走在一小時(shí)（或兩小時(shí)）以內(nèi)，您就已經(jīng)很幸運(yùn)了。1675 年開(kāi)始使用的擺輪游絲突然使手表的精度達(dá)到每天幾分鐘成為可能（擺鐘和錨式擒縱機(jī)構(gòu)的發(fā)明對(duì)鐘表的精度產(chǎn)生了類似甚至更為顯著的影響）時(shí)鐘）。隨著手表擒縱系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，鐘表制造商和鐘表制造商開(kāi)始觀察到一些直到那時(shí)才引起他們注意的東西——溫度變化對(duì)時(shí)計(jì)的走時(shí)有顯著影響。 

1979 年，南極洲麥克默多灣，美國(guó)海軍直升機(jī)機(jī)組人員佩戴精工 6105。

如今，我們理所當(dāng)然地認(rèn)為手表從兩極到赤道以及兩者之間的任何地方都將保持相同的速率，但要到達(dá)那里是一段漫長(zhǎng)的過(guò)程，需要大量的思考和努力。

在擺鐘中，問(wèn)題是由擺錘長(zhǎng)度與溫度相關(guān)的變化引起的——事實(shí)證明，解決該問(wèn)題的最佳方法是使用特殊材料，如石英或一種鎳鋼合金，如殷鋼，它們具有在不同溫度下具有非常高的尺寸穩(wěn)定性。

在手表中，溫度的變化可能會(huì)導(dǎo)致每天數(shù)分鐘的速率變化——例如，足以使航海天文鐘失效。一開(kāi)始并不清楚為什么。溫度變化會(huì)導(dǎo)致擺輪尺寸以及鋼制游絲發(fā)生變化。早期手表的擺輪由黃銅制成，游絲由碳鋼制成。溫度升高會(huì)導(dǎo)致擺輪直徑增加，發(fā)條的厚度、高度和長(zhǎng)度也會(huì)增加。

早期美國(guó)懷表，Howard, Dennison & Davis，1852 年。天平是未切割的黃銅。

所有這些變化之間的關(guān)系都很復(fù)雜，但到目前為止，影響帶有鋼制游絲的手表或鐘表精度的最大因素是，隨著溫度升高，游絲的強(qiáng)度會(huì)降低。彈簧的強(qiáng)度稱為楊氏模量或彈性模量。彈簧的減弱意味著它需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能在每次擺動(dòng)時(shí)將擺輪返回到中性位置——隨著溫度的升高，手表會(huì)走得越來(lái)越慢。

不出所料，第一個(gè)密切觀察溫度影響的人是航海計(jì)時(shí)器的制造商。Ferdinand Berthoud（精密計(jì)時(shí)歷史上的重要人物，盡管他也是喬治丹尼爾斯所寫(xiě)的人，“……他對(duì)自己的工作有很高的評(píng)價(jià)”，公平地說(shuō)，很多人都是如此制表師）發(fā)現(xiàn)他的一款計(jì)時(shí)器的速度在 32oF 和 92oF 之間變化很大——在 24 小時(shí)內(nèi)達(dá)到 393 秒或 6.55 分鐘。

溫度也會(huì)影響石英晶體，而最精準(zhǔn)的石英表具有某種形式的溫度補(bǔ)償。Citizen Calibre 0100?，溫度補(bǔ)償高頻石英，每年精確到 1 秒。

因此，制表師必須找到某種方法來(lái)補(bǔ)償溫度引起的手表速率變化，因此誕生了溫度補(bǔ)償?shù)乃囆g(shù)和科學(xué)。1761 年，約翰·哈里森 (John Harrison) 以他的 H4 手表的首次亮相展示了第一款成功的航海計(jì)時(shí)器（該手表在海上航行 81 天后僅慢了 5 秒）是第一個(gè)設(shè)計(jì)帶有溫度補(bǔ)償功能的手表，專為他打造1753 年由制表師約翰·杰弗里斯 (John Jefferys) 提出。隨后進(jìn)行了各種溫度補(bǔ)償嘗試，其中一些與游絲有關(guān)（哈里森的方法），另一些與擺輪有關(guān)。其中一些是古怪的巴洛克風(fēng)格，但最終，制表師將雙金屬補(bǔ)償天平作為標(biāo)準(zhǔn)方法。

機(jī)芯，Girard-Perregaux 懷表，1860 年。這款腕表配備鏈輪和芝麻鏈樞軸天文鐘擒縱機(jī)構(gòu)、金質(zhì)擒縱輪和球形藍(lán)鋼游絲，以及切割補(bǔ)償擺輪；上面都可見(jiàn)。?

任何看過(guò)舊手表或懷表機(jī)芯的人都熟悉雙金屬擺輪——它的邊緣有螺絲，邊緣有兩個(gè)切口。擺輪輪緣是兩種金屬的夾層結(jié)構(gòu)——內(nèi)層是鋼，外層是黃銅。隨著溫度升高，黃銅比鋼膨脹得更多，因此隨著溫度升高，擺輪的兩個(gè)切割端均向內(nèi)彎曲。這減小了擺輪的直徑，減少了它的慣性矩（這種效應(yīng)的典型例子是花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員在將手臂靠近身體時(shí)旋轉(zhuǎn)得越來(lái)越快），從而導(dǎo)致擺輪振蕩得更快。擺輪慣性的減小補(bǔ)償了游絲的減弱。

這是一個(gè)非常聰明的想法，但只有一個(gè)問(wèn)題。天文臺(tái)制造商注意到了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象——如果手表在特定溫度下計(jì)時(shí)，它會(huì)在高于和低于該溫度的情況下走失。為什么？

勞力士 Syloxi 硅游絲。硅是非磁性的，但對(duì)溫度變化很敏感——溫度補(bǔ)償是通過(guò)二氧化硅涂層實(shí)現(xiàn)的。Microstella擺輪螺絲用于速率的微調(diào)。

如果您繪制由于彈簧強(qiáng)度變化引起的速率變化，您會(huì)得到一條直線——變化是線性的。然而，如果您繪制由于擺輪直徑變化引起的速率變化，您會(huì)得到一條曲線，這意味著您從擺輪獲得的補(bǔ)償無(wú)法在所有溫度下準(zhǔn)確匹配游絲彈性。對(duì)速率的總影響是通過(guò)結(jié)合兩條線的影響給出的，這會(huì)產(chǎn)生一條曲線，其中曲線中心的速率最快，兩端最慢。廣告

這個(gè)問(wèn)題的答案通常是調(diào)整手表，使其在 20oC (68oF) 時(shí)走得稍微快一些。這意味著在更高和更低的溫度下，游絲強(qiáng)度曲線和游絲直徑曲線會(huì)相互抵消——這個(gè)想法是，如果手表暴露在不同的溫度下，你或多或少會(huì)得到令人滿意的補(bǔ)償，以換取接受所謂的中間溫度誤差。

機(jī)芯，La Rose Carée 懷表，Parmigiani Fleurier?。新發(fā)布的使用復(fù)古機(jī)芯的手表偶爾會(huì)出現(xiàn)補(bǔ)償天平；這個(gè)口徑大約來(lái)自 1898 年。

微調(diào)剪裁、補(bǔ)償平衡是一門(mén)藝術(shù)。補(bǔ)償量可以通過(guò)移動(dòng)螺絲在輪輞上的位置來(lái)調(diào)整，并通過(guò)添加墊圈或通過(guò)減小螺絲頭的尺寸來(lái)微調(diào)。同時(shí)，您必須小心不要打亂天平的平衡——邊緣上的重點(diǎn)或輕點(diǎn)也會(huì)影響精度。

我一直認(rèn)為薪酬余額有一些獨(dú)特的美麗之處。它將許多人認(rèn)為具有機(jī)械生命的手表變成了對(duì)環(huán)境變化敏感的有機(jī)體，與更大的世界處于動(dòng)態(tài)平衡（或多或少）。

Kew 勞力士天文臺(tái)計(jì)時(shí)表，?1947 年，配備紀(jì)堯姆擺輪。天平使用黃銅，但內(nèi)層是鎳鋼 Anibal，而不是鋼。Anibal 是Charles Guillaume發(fā)現(xiàn)的一組鎳鋼合金之一，他將在 1920 年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

然而，溫度補(bǔ)償?shù)恼嬲鉀Q方案來(lái)自材料科學(xué)，而不是制表業(yè)，這在制表業(yè)中經(jīng)常發(fā)生。1899 年，巴黎國(guó)際度量衡局局長(zhǎng)查爾斯·紀(jì)堯姆 (Charles Guillaume) 博士發(fā)現(xiàn)了一系列鎳鋼合金中的第一種，當(dāng)與鋼制游絲相匹配時(shí)，幾乎消除了中溫誤差，因此- 稱為 Guillaume 的天平成為精密手表的黃金標(biāo)準(zhǔn)——它們被用于著名的 Kew 天文臺(tái)勞力士天文臺(tái)。1933 年被稱為 Nivarox 的材料的發(fā)明推動(dòng)了棺材中用于平衡天平的最后一顆釘子，它是鈹鋼、鎳和微量其他金屬的合金。今天大多數(shù)手表都有 Nivarox 型游絲，未切割，

這是一個(gè)很好的解決方案，但我懷念補(bǔ)償平衡的浪漫——是的，浪漫。從制表的角度來(lái)看，我一直覺(jué)得它們很有趣，但我認(rèn)為它們看起來(lái)也非常漂亮。特種合金的發(fā)明比耗時(shí)費(fèi)力的補(bǔ)償平衡和調(diào)整過(guò)程更有意義。但我很討厭看到用雙手和頭腦把困難的事情做好有其獨(dú)特的魅力，而且我認(rèn)為我永遠(yuǎn)不會(huì)看到?jīng)]有百年歷史的懷表的補(bǔ)償天平跳動(dòng)我自己的心跳得更快了。