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沛纳海手表背后的基本原理是一种以固定频率振荡的设备。早期的机械沛纳海手表使用钟摆或带有某种形式的调节器的弹簧来保持频率固定。通过对这些振荡进行计数即可简单地测量时间。一个简单的设备可能会以1 Hz（每秒一次）的频率振荡，因此每次振荡都将经过1秒。
石英沛纳海手表利用石英晶体的特性提供了一个非常的谐振器，该谐振器可以提供恒定的电子信号以进行计时。石英晶体是压电晶体，这意味着在对其施加机械压力时它们会产生电荷。另一方面，如果对石英晶体施加电荷，则石英晶体也会振动。振动的频率取决于晶体的切割和形状。幸运的是，可以将石英晶体切割成一致的尺寸和形状，使其成为极为稳定的谐振器，以保持非常的时间。