Назначение и область применения магнитной записи

Назначение и область применения магнитной записи

Под магнитной записью звука понимают процесс создания остаточной намагниченности в звуконосителе, движущемся с постоянной скоростью мимо записывающей головки. Остаточная намагниченность должна представлять собой точную копию записываемых акустических процессов. Носитель может быть выполнен в виде проволоки, пленки, ленты, дискеты или манжета.

Назначение аудиоплеера воспроизводить магнитную запись с ленты в кассете. Применятся такие плееры в бытовой радиоаппаратуре. Таким образом, в современных устройствах воспроизведения магнитной записи звука наибольшее распространение получил звуконоситель в виде магнитной ленты, движущейся с постоянной скоростью мимо магнитной головки.

Воспроизведение магнитной записи плеером осуществляется путем обратного преобразования записи, при этом звуконоситель (лента) перемещается мимо воспроизводящей головки с той же скоростью, что и при записи.

Поскольку величина остаточной намагниченности изменяется и величина магнитного потока в сердечнике воспроизводящей головки. Качество воспроизведения звука обеспечивается качеством всех элементов, входящих в плеер. Недостатком плеера является невозможность записи и стирания звуковых программ.

Магнитная лента состоит из основы и нанесенного нее рабочего слоя. Для изготовления основы, определяющей механические свойства лент, применяются различные виды пластических масс. B настоящее время обычно используется полиэтилентерефталат (лавсан), обладающий высокой прочностью, личностью, влагостойкостью и технологичностью. Имеются ленты на ацетатной и других основах.

Основным компонентом рабочего слоя ленты является порошок ферромагнитного материала, благодаря которому этот слой способен намагничиваться в слабых полях магнитных головок и сохранять эту нaмaгниченность после снятия внешнего магнитного поля. Вторым компонентом рабочего слоя является связующее вещество, в котором равномерно распределен магнитный порошок.

B качестве магнитного материала применяют г — окись железа (г — Fе₂0₃), окись хрома (Cr0₂), чистое железо, соединения кобальта (Со) и др. Самое широкое распространение получили ленты на основе соединения г — Fе₂О3, на втором месте по популярности стоят ленты на основе СrО2.

B настоящее время уже существуют разновидности лент с оксидом железа, модифицированным кобальтом, a также ленты c двумя рабочими слоями (внутренний — феррооксидный, внешний — хромдиоксидный).

B области производства магнитных лент достигнут весьма высокий уровень стандартизации. Национальные стандарты на производство лент настолько согласованы, что никаких трудностей по взаимному обмену лентами между странами не возникает.

Ширина магнитной ленты для бытовых катушечных магнитофонов составляет 6,25 мм, общая толщина в зависимости от материала основы — 55 и 37 мкм при толщине рабочего слоя 15 и 11 мкм, соответственно. B кассетных магнитофонах используют магнитную ленту шириной 3,81 мм, толщиной 18, 12 и 9 мкм. При этом в стандартную кассету может помещаться различное количество ленты, что определяет полное время звучания. Оно указывается в обозначении кассет: C-60, C-90, C-120 или МК-60, МК-90. Выпускаются кассеты и c нестандaртным временем звучания: C-30, C-45 и др.

Согласно классификации международной электротехнической комиссии (МЭК — IEC), магнитные ленты для аудиокассет подразделяются на 4 группы в зависимости от требуемых значений оптимального тока высокочастотного подмагничивания и коррекции амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) магнитофона:

МЭК I (IEC I) — лента c феррооксидным рабочим слоем (Fe₂ О_з), обычная или нормальная;

МЭК II (IEC II) — лента c рабочим слоем из хромдиоксида (СгО₂) или заменителей;

МЭК IV (IEC IV) — лента c рабочим слоем из металлического порошка железа (Meta1);

Лента МЭК III (IEC III) c двухслойным рабочим cлоем не получила широкого распространения.

K магнитным свойствам рабочего слоя предъявляются три основных требования:

обеспечение наибольшей остаточной намагниченности В_ост вдоль ленты при продольной записи для увеличения остаточного магнитного потока, который определяется произведением d х В_ост, d где — толщина рабочего слоя;

уменьшение отношения индукции насыщения В_н к коэрцитивной силе ленты Н, для ослабления эффекта саморазмагничивания, а, следовательно, для повышения отдачи при записи высокочастотных сигналов;

малая дискретность структуры рабочего слоя. Для этого частицы ферромагнитного порошка должны быть сориентированы в направлении поля записи. Примером повышения качества лент в соответствии с этим требованием могут быть игольчатые частицы г — окиси железа, малые размеры которых и их равномерное распределение в рабочем слое способствуют уменьшению шума, вносимого лентой.

сравнивая два первых, наиболее распространенных, типа магнитных лент, можно указать на ряд преимуществ магнитных лент на основе хром: сила. Достижимое отношение сигнал/шум при записи аудиосигналов с их использованием на 12−16 дБ лучше, чем при использовании лент на феррооксидной основе. При этом также меньше 1 нелинейные искажения и саморазмагничивание на высоких частотах. Рассмотрим кривые намагничивания лент и IV типов, приведенные на рис.

Главным показателем является значение остаточной индукции (остаточной намагниченности) В_ост. Приведенные прямо свидетельствуют о том, что лен типа (Metal) способна обеспечить более высокое качество записанного сигнала, по сравнению с хромдиоксидной и феррооксидной лентами.

Металлопорошковые ленты характеризуются минимальными искажениями и широким частотным диапазоном. Еще одно их преимуществ заключается в абсолютно гладкой поверхности, существенно снижает абразивный износ магнитных головок. Однако такие ленты имеют повышенную стоимость, их использование требует значительно большего тока подмагничивания, и не все бытовые магнитофоны рассчитаны на за на кассеты c лентой этого типа, так как не имеют необходимых корректирующих цепей. Но при воспроизведении последний недостаток удается устранить: кассеты с лентой IV типа (Metal) можно воспроизводить при положении переключателя лент «Сг0₂» (тип II).

Характеристики магнитной ленты в значительной степени определяют качество записи и воспроизведения фонограмм. Наиболее важными являются такие параметры, как относительная чувствительность, величина нелинейного искажения и отношение сигнал/шум.

Чувствительность ленты характеризуется степенью ее намагниченности, которая определяется как отношение остаточного магнитного пота напряженности низкочастотного поля головке задаваемого током записи. Чем выше чувствительность ленты, тем меньшим коэффициентом усиления может обладать усилитель записи.

Относительная чувствительность ленты c делается как отношение уровней сигналов на данной магнитной ленте и образцовой или эталонной ленте данного типа, выпускаемой фирмами-производителями. Этот параметр измеряется на частотах 315 Гц и 10 кГц и характеризует уровень, с которым сигнал реально записывается на ленту при нулевом показании индикатора записи.

Имея результаты измерения чувствительности на частотах 315 Гц и 10 кГц, можно оценить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) магнитной ленты. Точная АЧХ получается при измерениях на нескольких частотах. Полученная кривая должна быть прямолинейна и параллельна оси абсцисс в звуковом диапазоне частот, a значение на частоте 315 Гц должно быть как можно ближе к обычно АЧХ магнитной ленты указывается на вкладыше магнитофонной кассеты.

Неравномерность чувствительности в основном определяется неравномерностью толщины рабочего слоя ленты и неравномерностью толщины рабочего слоя ленты и неравномерностью концентрации в нем ферромагнитного порошка. Увеличение неpавномерности может быть вызвано пылью, образовавшимися продуктами износа ленты и магнитных головок на поверхности рабочего слоя.

На равномерность АЧХ магнитных лент существенно влияет ток высокочастотного подмагничивания. При оптимальном токе подмагничивания обеспечивается наивысший уровень записи. Превышение тока подмагничивания сверх оптимального вызывает резкое ослабление записи высоких звуковых частот и некоторое усиление записи низких звуковых частот. При уменьшении тока подмaгничивaния, наоборот, ослабляется запись низких звуковых частот и резко увеличивается запись высоких звуковых частот. Оптимальный ток высокочастотного подмагничивания устанавливают по максимуму отдачи (чувствительности) магнитной ленты на частотах 400 или 1000 Гц. Неравномерность АЧX определяет линейные искажения сигналов. От магнитных свойств рабочего слоя и тока высокочастотного подмагничивания зависит и уровень нелинейных искажении, являющихся основной частью суммарных нелинейных искажений канала магнитной записи. Чем больше остаточная намагниченность материала, тем меньше эти искажения. Для их оценки используют параметр, называемый коэффициентом гармоник, или чаще коэффициентом третьем гармоники КЗ. Современные ленты имеют КЗ в пределах 0,4−2,2%.

На рис. приведены зависимости КЗ и ЭДС воспроизводящей головки на разных частотах от отношения тока подмагничивания I_п к его оптимальному значению I_опт. При оптимальном выборе этого параметра достигается минимальное различие уровней воспроизведения на средних частотах звукового диапазона, т. e. максимальная равномерность амплитудно-частотной характеристики, и малый коэффициент третьей гармоники.

На уровень нелинейных искажений влияет также правильный выбор уровня записываемого сигнала, так как увеличение уровня записи выше допустимого приводит к перемодуляции ленты и появлению повышенных нелинейных искажений, a его уменьшение снижает отношение сигнал/шум. Поэтому следует поддерживать такой уровень записи, при котором соблюдается равновесие между максимально возможным записываемым сигналом и максимально допустимым уровнем намагниченности ленты.

Максимальный уровень записи, выбранный в соответствии с этими критериями, позволяет судить o перегрузочной способности ленты и определяет верхнюю границу динамического диапазона канала записи. Чем больше динамический диапазон канала записи, тем выше качество записи и воспроизведения фонограмм. Нижняя граница этого динамического диапазона определяется шумом магнитной ленты. Лента является источником шума, который в зависимости от ее магнитного состояния имеет разные характеристики. Различают несколько видов шумовых сигналов, получающихся при воспроизведении: шум паузы, шум размагниченной ленты, шум намагниченной ленты, модуляционный шум. По источникам происхождения шумы подразделяются на контактные и структурные. Первые возникают из-за магнитной неоднородности рабочего слоя.