Warum ist die Zeit auf meinem Arbeitscomputer langsamer als die auf meinem Telefon?

Es ist fast Zeit, Feierabend zu machen, also packe ich meine Sachen und bereite mich darauf vor, hinauszueilen, aber ich stelle fest, dass die Zeit auf dem Arbeitscomputer 2 Minuten langsamer ist als die auf meinem Telefon? ! Ich weiß nicht, ob Sie diese Erfahrung gemacht haben. Wie wird die Zeit gemessen? Warum ist die Uhrzeit auf verschiedenen Geräten unterschiedlich? Lassen Sie uns heute über Zeit sprechen.

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Wie wird die Zeit gemessen?

Viele Menschen stellen sich möglicherweise die Frage: Wie wird die Zeit gemessen? Wie ist eine Sekunde definiert? Tatsächlich hat die menschliche Wahrnehmung von Zeit mehrere Phasen durchlaufen und diese Art der Wahrnehmung wird von vielen Faktoren wie Kultur, Technologie und sozialer Entwicklung beeinflusst. In früheren Zeiten konnten die Menschen der Antike die Zeit hauptsächlich durch die Beobachtung natürlicher Phänomene bestimmen, beispielsweise durch den Wechsel von Tag und Nacht, den Wechsel der Mondphasen und den Wechsel der Jahreszeiten. Diese Beobachtungen liefern grundlegende Konzepte der Zeit. Die klassischste Variante sind die zwölf Stunden, die auf der Grundlage der Sonnenaktivität, der täglichen Produktionsaktivitäten und der Lebensgewohnheiten zusammengefasst werden. Darüber hinaus verwendeten die Menschen der Antike auch Wasseruhren, Sanduhren usw. zur Zeitmessung, doch diese Messmethoden waren nicht genau genug.

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Mit der Entwicklung der Technologie begannen die Menschen, mechanische Uhren zur Zeitmessung zu verwenden. Die erste mechanische Uhr war eine mechanische Oszillatoruhr, die die Zeit durch die Hin- und Herschwingung des Pendels maß. Je stabiler die Schwingungsperiode, desto höher die Messgenauigkeit.

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Mit der Entwicklung der Atomphysik begannen die Menschen, Atomuhren als Zeitreferenz zu verwenden. Im Jahr 1967 verknüpfte das Internationale Einheitensystem die Definition der Sekunde mit der Schwingungsperiode des Cäsiumatoms und definierte die Sekunde als „9.192.631.770-mal die Periode des Übergangs des Cäsiumatoms in die Hyperfeinstruktur des Grundzustands“. Eine solche Definition ist äußerst stabil und reproduzierbar, da die Schwingungsfrequenz von Cäsiumatomen sehr stabil und leicht zu messen ist.

02 Warum gehen elektronische Uhren oft einige Minuten nach?

Bevor Mobiltelefone allgegenwärtig wurden, wurden die Menschen wahrscheinlich jeden Morgen mit elektronischen Uhren geweckt. Vielleicht verwenden einige von Ihnen sie noch immer. Elektronische Uhren gehen oft einige Minuten nach und müssen nach einer gewissen Zeit neu eingestellt werden. Warum ist das so?

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Tatsächlich ist das Kerngerät der elektronischen Uhr der Quarzkristalloszillator , kurz Kristalloszillator. Wenn die elektronische Uhr eingeschaltet wird, erzeugt der Quarzoszillator eine sehr stabile Schwingfrequenz (im Allgemeinen ist die Schwingfrequenz des Quarzoszillators sehr hoch). Die Schaltung in der elektronischen Uhr teilt die Frequenz dieses Hochfrequenzsignals, um ein Niederfrequenzsignal zu erhalten, das für die Zeitmessung besser geeignet ist. Der eingebaute Zähler der elektronischen Uhr zählt dann dieses Niederfrequenzsignal, um die verstrichene Zeit zu messen und zeigt die Zeit schließlich auf einer elektronischen Anzeige an.

Piezoelektrische Dehnungsmessstreifen erzeugen Spannung, wenn sie ihre Form ändern (übertriebenes Diagramm)

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Die Hauptfehlerquellen elektronischer Uhren sind folgende:

-Temperaturempfindlichkeit von Quarzkristallen

Die Schwingfrequenz eines Quarzkristalls wird durch die Temperatur beeinflusst und Temperaturänderungen können zu Fehlern in elektronischen Uhren führen. Einige moderne elektronische Uhren sind mit Temperaturkompensationsschaltungen ausgestattet, um diesen Fehler zu reduzieren.

-Änderungen des Batteriestands

Tragbare elektronische Uhren werden normalerweise mit Batterien betrieben und eine verringerte Batterieleistung kann zu Änderungen der Schwingfrequenz führen, was wiederum Fehler verursacht.

- Fertigungspräzision

Faktoren wie die Präzision elektronischer Komponenten und die Qualität der Oszillatoren wirken sich ebenfalls auf die Genauigkeit elektronischer Uhren aus.

-Kalibrierungsprobleme

Langfristiger Gebrauch kann zur Alterung der internen Komponenten der elektronischen Uhr führen und zur Aufrechterhaltung der Genauigkeit ist eine regelmäßige Kalibrierung erforderlich.

- Umweltfaktoren

Elektronische Uhren können durch Umweltfaktoren wie elektromagnetische Störungen und Vibrationen beeinträchtigt werden, was zu einem gewissen Grad an Fehlern führen kann.

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Warum sind die Zeiten für Geräte, die mit demselben Netzwerk verbunden sind, unterschiedlich?

Im Leben können wir den Schatten der Zeit überall sehen, beispielsweise auf der Zeitanzeige der Mikrowelle zu Hause oder auf der Anzeige des Aufzugs im Bürogebäude. Diese Geräte verwenden zur Zeitanzeige keine Quarzoszillatoren wie elektronische Uhren, sondern andere Methoden. Herkömmliche Mikrowellenherde können Zeitfunktionen durch die stabile Frequenz des Stromnetzes erreichen . Die Frequenz des chinesischen Stromnetzes beträgt 50 Hz. Solange der Mikrowellenherd erkennt, dass sich der Wechselstrom 50 Zyklen lang geändert hat, zeichnet er dies automatisch als 1 Sekunde auf . Tatsächlich ist die elektronische Zeitsteuerung vieler Haushaltsgeräte auf die einheitliche Frequenz des Stromnetzes angewiesen. Die Frequenz variiert je nach Netzlast und wird in einem 24-Stunden-Zyklus kalibriert, um sicherzustellen, dass diese Uhren im Laufe der Zeit genau bleiben. Wenn die Frequenz jedoch über einen längeren Zeitraum hinweg abfällt, kann dies dazu führen, dass die elektronische Zeitsteuerung in Geräten wie Zentralheizungs-Timern und Mikrowellenherden langsamer wird. Beispielsweise gingen im Jahr 2018 die elektronischen Uhren in vielen europäischen Ländern sechs Minuten nach, und dieses Phänomen hielt über einen Monat an. Schließlich stellte sich heraus, dass die Grundursache eine unzureichende Stromversorgung war.

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Handelt es sich beispielsweise um eine intelligente Mikrowelle oder einen intelligenten Aufzug, verfügen diese über integrierte Netzwerkkarten und können wie ein Computer eine Verbindung zum Internet herstellen, um die Uhrzeit abzurufen. Doch warum kommt es auch bei Geräten, die zusätzlich mit dem Internet verbunden sind, zu Zeitfehlern? Es gibt viele Gründe für Zeitinkonsistenzen. Hier sind einige mögliche Faktoren:

Netzwerklatenz

Es dauert eine Weile, bis Daten über das Netzwerk übertragen werden, und die Netzwerklatenz kann von Gerät zu Gerät unterschiedlich sein. Schon eine kleine Netzwerkverzögerung kann zu Zeitunterschieden zwischen Geräten führen.

- Unterschiede in den Zeitsynchronisationsprotokollen

Verschiedene Geräte verwenden möglicherweise unterschiedliche Zeitsynchronisierungsprotokolle. Sogar gängige Zeitsynchronisierungsprotokolle (wie NTP) können auf verschiedenen Geräten unterschiedlich konfiguriert oder implementiert sein, was zu inkonsistenten Uhrzeiten führt.

- Hardware-Uhrdrift

Aufgrund von Herstellungsunterschieden, Temperaturschwankungen usw. kann es bei der Hardwareuhr eines Geräts zu leichten Abweichungen kommen, die zu einer leichten Zeitverschiebung führen können.

-Regelmäßige Zeitsynchronisierung

Einige Geräte synchronisieren ihre Zeit regelmäßig, während bei anderen diese Funktion nicht aktiviert ist, was ebenfalls zu Zeitunterschieden zwischen den Geräten führen kann. Wenn Sie also nach der Arbeit schnell rausgehen können, müssen Sie trotzdem auf die Stechuhr schauen. ~ Autor: Yin Guangshui, Master of Communication Systems, EPFL

Planung & Bearbeitung: Ding Dong

Danksagung: Xiaoping Liu, Dozent an der School of Data Science and Engineering der East China Normal University, hat diesen Artikel wissenschaftlich begleitet.