第二章第四节生活好管家——自动累计
现代的自动化技术在当今社会的各行各业发挥着重要作用，同时也为我们的日常生活提
供着便利。而“计量”是和居家过日子最有关系的。特别是一段时间（例如一个月）里某种
物质或能量总共消费了多少，这是要心中有数的。对于有具体件数的东西我们可以数出来，
有具体形态的东西可以通过称重法来计量，而水、燃气、电之类的东西却是难以计量的。因
此必须有专门的公平合理的器具来计量它们，在这方面自动化又可以大显身手了，制造出了
自来水表、燃气表和电表等仪表，帮我们来计量这些难以计量的东西。
现在水之所以不好计量，是由于我们使用的是自来水，不能够按桶或罐来计量，而必须
用一种连接在管道上，能够精确快速而且自动地把某段时间里总共用了多少水统计出来的器
具，这就是我们常见的家用自来水表。水表的用途是用来自动累计某一段时间里（通常是一
个月）总共用了多少水，以便作为收费的依据，所以它是一种自动累计仪表。“累计”就是
把过去一段时间里“积累”的总量“统计”出来的意思。
对水来说，如果没有自动累计总消费量的仪表，还勉强可以用已知容积的桶或罐来计量
，或用称重的办法计量。燃气的立方米数就没法量了，总不能用已知容积的塑料袋，去一袋
一袋地计量吧。其实，只要在管道上装个燃气表，就能把某个时间里总共用了多少气累计出
来，这就是家用燃气表。
水和燃气还算有形物质，电就更难计量了，它是看不见摸不着的。何况电费的收取并不
单纯按电流的大小，也不是按电压的高低，而是按电流、电压和用电时间三者的乘积来收
费的。因此更得用专门的量具，这就是家用电度表。在电度表里有“乘法运算”功能、“加
法运算”功能和“记忆”功能。
除了水表、燃气表、电度表以外，涉及自动累计的仪表还很多。比如我们常用的钟表，它默
默地为我们记录着时间的流逝，使得我们得以更准确地把握我们的人生，也使社会更有序；
还有汽车中使用的里程表等，这些自动累计表无不为我们的生活提供了各种各样的方便。
光阴胜似无价宝 日夜累计时分秒——计时钟表
时间看不见，摸不着，计量它确实很困难，但是聪明的古人还是找到了各种方法来计时
。最早的日晷（日规）使得人们可以根据太阳的影子来计时，但是到了夜间就无法使用了。
因此人们又开始利用某种有规律的活动（漏水或漏沙等）来计时。直到现在，连最先进的原
子钟也是通过铯原子的极有规律的振荡周期来进行计时的。
“寸金难买寸光阴”对我们来说是再熟悉不过的诗句了，但是其中却揭示了计量时间的
方法。我国古代计时是用铜壶滴漏，它使水从高度不等的几个容器里依次滴下来，最后滴到
最低的有浮标的容器里，根据浮标上的刻度也就是根据最低容器里的水位来读取时间。这样
，就是无形的时间改换成有形的尺寸了。光阴自然可以用寸来计量。
那铜壶漏滴中的最低容器里的水位，是由高处的水一滴一滴流下来，经过长时间的积累
而形成的，所以铜壶滴漏的计时原理实质上就是水滴总数的自动累计。
大约与我国使用铜壶滴漏的同时，在西方有了沙漏计时的办法。在一个葫芦形玻璃
瓶中装半瓶细沙，把瓶子颠倒过来，让沙子经过瓶的细腰慢慢地漏下来，这种方法计时的实
质是沙粒的自动累计。沙漏没有铜壶滴漏好，因为它没有刻度标尺不便读数。但是它小巧轻
便，而且简单。
后来伽利略发现了单摆的等时性，即已知摆长的单摆，在重力加速度恒定的情况下，其
摆动周期不变的规律。根据这个规律人们制成了机械式钟表，起初是靠重锤，后来多用发条
提供动力，都是根据摆的等时性工作的。
机械式钟表里有一个叫做“擒纵机构”的关键部件，它能把重锤或发条里储存的能量一
点一点地施加到摆上，使摆不致因能量损耗而逐渐停下来；它又使钟表的指针一点一点地转
动，从而将时间一秒一秒地指示出来。所以这类机械式钟表的计时原理，实质上就是机械摆
动次数的累计。在手表里为了小巧紧凑，用带弹性“游丝”的摆轮代替单摆，游丝是个形似
蚊香的螺旋弹簧。
时至今日，各种各样的石英表，不论是数字显示的或是带指针的，都是靠石英振荡元件
的稳频特性工作的。用不着复杂的机件，最多不过有带动指针和日历的少数齿轮，所以价格
低廉，又不需上发条，因此受到普遍欢迎。
电子线路里的振荡、石英振荡元件和钟表里的摆轮的机械振荡似乎迥然不同，但是通过理论
推导可知它们的作用机理是一样的。无论用什么样的振荡电路构成电子钟表，它实质上是
电振荡次数的累计。而每一次电振荡经历的时间是基本上固定不变的，因此就可以用来计时
。
叶轮带动小指针 用水多少记得真——自来水表
大家一定都见过自家自来水管上的水表吧，在水表的表盘上有沿圆弧排列着的好几个小指针
，中央有个红色的小三角形，当龙头拧开有水流动时，这个小红三角就转动起来。至于那些
小指针，无论水流不流看上去都纹丝不动。标度盘上还写着“m3”的字样，即立方米的
意思。那就是说，这个表的读数的单位是立方米。因为每一立方米的水恰好是一吨重，读数
直接就是吨数，因此水费可以方便地按用水总量的读数（吨数）计算出。
那么水表的工作原理是什么呢？实际上很简单，因为水表的壳体是固定的，其内部的体
积是固定的，而水是流动的，它推动一个叶轮旋转，每当叶轮旋转一圈，就有一恒定体积的
水流过。因此，只要把叶轮旋转的圈数累计下来，乘以这一恒定体积，就可以得到流过的总
的水量。
水表的内部结构从外向里可分为壳体、套筒、内芯三大件。内芯又分为上、中、下三层，我
们从玻璃窗看到的是上层，只有指针和刻度盘。其实最关键的是下层，这里面有个塑料轮，
轮边上有许多塑料叶片，叫做“叶轮”。
叶轮的轴垂直向上到达中层，轴上面有个小齿轮，用它和“十进制数齿轮”啮合，达到
累计转数的目的。“十进制数齿轮”的作用是每当个位数齿轮转十圈，十位数齿轮就转一圈
。换句话说，个位数齿轮转一圈，十位数齿轮就转十分之一圈。个位数齿轮是主动者，靠它
来带动十位数齿轮。实际上每一级十进位用两对齿轮完成，以使转动方向一致，其中一对传
动比是9∶30，另一对是10∶30，这两对串联在一起，总的传动比就是这两个的乘积，即0
099999，完全可以近似为01。
照这样计算，如果要读七位数（小数点前读四位是黑刻度，小数点后读三位是红刻度）
，就得用12对齿轮。再加上别的一些用途，在这个中层小小的空间要挤进18根轴和34个齿轮
，也可算是高密度安装了。真没想到，一个自来水表里居然还有这么多齿轮呢！
我们现在虽已经进入21世纪了，但这种机械水表凭借其简单价廉，能在潮湿环境里长期
使用而无需维修，而且不用电源，停电也不影响工作的优点依然会为我们长期服务。电子技
术的自来水表虽已出现，但是要普及到我们寻常百姓家还需要相当长的时间。
