中國的漏刻,在很長的歷史時期內,一直是世界上最精確的計時器。經考證大約在西漢中期,中國漏刻的計時精確度比14世紀歐洲的機械鐘還高。東漢以后,漏刻的日誤差大多在20秒以內。采用百分數表示,計時器精度約0.02%!歐洲直到18世紀機械鐘的精確度才開始超過漏刻。
圖1所示為西漢漏壺,上刻銘文“千章銅漏一,重三十二斤”“和平二年”(公元前27年)“四月造”。圖2所示為元代延佑三年(公元1316年)造四級式漏刻,由日壺、月壺、星壺和受水壺組成。
圖1 古代高精度計時器-西漢漏壺
圖2 古代高精度計時器-元代四級式漏刻
時間是七個國際基本物理量之一,現代計時器精度可以達到非常高,存放在中國計量科學研究院的“NIM4#激光冷卻—銫原子噴泉時間頻率基準裝置”的精度可達5e-15。
IM4#激光冷卻—銫原子噴泉時間頻率基準裝置由物理真空系統、激光光學系統和電子控制系統、微波系統組成。6束激光將高真空氣室中的銫原子冷卻并上拋,銫原子在上拋和下落過程中2次與微波作用,發生狀況改變。晶振5MHz信號經倍頻綜合到銫原子躍遷的微波頻率上,通過檢測銫原子與微波作用后的狀態,可將晶振的頻率準確地鎖定地銫原子的躍遷頻率上。實際工作中由于銫原子總處于非理想狀態,產生一定的頻移,通過嚴格的不確定度評定,對產生的頻移進行修正,使基準鐘輸出準確的頻率量值。