Рассмотрим процесс записи синусоидального сигнала неизменной частоты /, который создает в рабочем зазоре записывающей головки магнитное поле с напряженностью
II— II т sin 2nft,
ибудем считать, что оно одинаково по всему сечению ленты.
Так как скорость перемещения ленты ѵ постоянна, внутри магнит ного носителя образуются элементарные магнитики, длина волны пов торения которых определяется ско
ростью перемещения ленты и часто |
dz |
той сигнала |
|
|
|
|
|
|
k =v / f . |
(13.1) |
|
> На |
рис. |
13.3 схематически |
|
изображено распределение магнит |
|
ных потоков |
продольно намагни |
|
ченной |
ленты. |
Образовавшиеся |
|
элементарные |
|
магнитики |
имеют |
|
длину, |
равную |
половине |
длины |
|
волны |
Я, и расположены так, что |
|
|
их |
одноименные полюсы направле |
|
|
|
ны |
навстречу друг другу. |
|
|
|
|
Если |
считать, что остаточный |
Р и с . |
13 .3 . М а г н и т н о е п о л е п р о |
|
|
д о л ь н о н а м а г н и ч е н н о й л е н т ы |
|
магнитный поток ленты пропор |
|
|
|
|
ционален |
напряженности рабочего |
при записи синусоидального сиг |
|
зазора записывающей головки, то |
|
нала этот поток также будет распределен |
во времени синусоидально: |
|
|
|
Ф = Фт sin 2л ft. |
(13.2) |
|
|
Подставив в (13.2) равенство t = |
х/ѵ и полученное из (13.1) равен |
ство / = ѵ/к, найдем распределение магнитного потока после записи
вдоль ленты:
Ф = (Dms in 2 jt- f • |
(13.3) |
Л» |
|
Этот поток проходит в одном из направлений внутри магнитного носителя и замыкается в обратном направлении по воздуху, как пока зано на рис. 13.2.
Для воспроизведения записанного сигнала используют считываю щие головки, подобные головкам записи. Головки выполняют из пер маллоя или железоалюминиевого сплава (см. § 1.4). Благодаря высокой проницаемости материала магнитное сопротивление головки во много раз меньше как сопротивления воздушного промежутка между сосед ними участками магнитного носителя, разделенными рабочим зазором бр, так и сопротивления самого зазора. В результате практически весь магнитный поток участка ленты, расположенный перед зазором, за мыкается по сердечнику головки (рис. 13.2, б). Если на сердечнике помещена обмотка, то в ней наводится э. д. с., пропорциональная ско
рости изменения потока ленты, который замыкается по сердечнику в процессе движения ленты перед головкой.
Строго говоря, при прохождении ленты перед головкой индукция носителя несколько возрастает. Это происходит по частному циклу (например, 2-3 или 2'-3' на рис. 13.1, а), характеризующемуся возврат ной магнитной проницаемостью (см. § 1.3), и объясняется уменьше
нием угла у от значения у в , соответствующего магнитной проводимости |
воздуха, до значения |
у г , |
соответствующего |
проводимости головки. |
При удалении ленты |
от |
головки индукция |
ленты возвращается к |
начальным значениям в точки 2 или 2', сохраняя записанную инфор мацию.
Ввиду того что длина рабочего зазора бр считывающей головки — величина конечная, происходит осреднение магнитного потока на участке от лу до х2, где х2 — лу = бр, и магнитный поток головки Фг определяется средним значением потока (13.3) этого участка ленты:
|
*« |
|
|
|
|
|
|
|
|
Фг = — f Ф |
т |
sin 2л — сІх — Фт —-— (cos 2л; ^ — cos2jt— Y (13.4) |
г |
бр J |
|
|
к |
т |
2я6р \ |
к |
kJ |
Подставив |
в |
(13.4) |
пределы |
интегрирования |
хх = х -----^-бр и |
Л'2= |
X -j— |
|
бр, |
получим |
|
|
|
|
|
|
|
ф г = Фт -— sin |
SIn 2л |
|
(13.5) |
или |
после |
подстановок |
х — іѵ и |
k = v/f |
|
|
|
|
|
|
|
Фг= Фт ( ä |
) sin2nft, |
|
(13.6) |
где а = — •
При движении ленты перед считывающей головкой в обмотке w головки наводится э. д. с.
е — — w - ^ = |
— а>Фга (lHU?4) 2я/ cos 2nft. |
(13-7) |
dt |
\ а / |
|
Согласно (13.7) величина э. д. с. пропорциональна частоте сигнала f. Это означает, например, что при равных интенсивностях записываемого сигнала двух звуковых частот ( т. е. при одинаковых Н т и Ф т ) более высокая частота при воспроизведении наведет в обмотке большую э. д. с. и будет звучать сильнее, а сигналы низких частот и в частности постоянного тока вообще невозможно будет воспроизвести.
Кроме того, в |
(13.7) |
входит функция |
называемая ф у и к- |
и н е й щ е л и . |
При |
частотах, которым |
а |
соответствует бр/Я = |
зш |
|
|
|
—1, 2, 3 функция щели обращается в нуль. Значит, обратится
внуль и э. д. с. обмотки.
Частота /„> при которой бр = К, а значит а = л и е — 0, опре деляет верхнюю полосу частот воспроизводимых сигналов (рис. 13.4). При частоте /0/2, когда бр == Я/2, т. е. зазор головки равен длине эле
ментарного магнитика, а = л/2, функция щели, а значит, и е макси мальны.
Аналогично можно определить [2.14] осреднение магнитного потока в слу чае перекоса зазора считывающей головки на угол ф относительно перпендикуля ра к направлению движения ленты:
ф ,, = |
ф |
1 sin ß |
\ |
• Л Х |
(13.8) |
— |
У |
sin 2я -г- , |
4- |
|
m V ß |
К |
|
где / ■' |
* tß Ч> |
|
|
|
Величина э. д. с. при считывании зависит от расстояния h между поверхностью
магнитного носителя и записывающей голов кой и убывает по закону экспоненты
%/Ѵ>
уд
і
1,0-
• ojV
%0 10 fa 1,кгц
Рис. 13.4. Частотная харак теристика воспроизведения продольно намагниченной ленты
Кроме того, существенное влияние на величину э. д. с. при считывании ока зывает так называемый эффект проникновения, который включает глубину перемагничивания материала по толщине магнитного слоя. Этот эффект учиты вается выражением
|
|
-2пт |
|
(13.10) |
Согласно (13.8)—(13.10) выражение (13.7) для э. д. с. в обмотке |
считывания |
принимает вид |
|
е — 2я |
|
|
е — Щ)Фт sinаа |
sin ß |
н_ |
|
^ 2лf cos 2яf t . |
(13.11) |
|
“ Г |
|
|
|
Большинство множителей выражения (13.11) зависит от X, т. е. в конечном счете от частоты записанного сигнала. Частотная характеристика воспроизве дения, соответствующая (13.11) и представленная в логарифмическом масштабе, имеет вид, приведенный на рис. 13.4.
Изложенные особенности записи и воспроизведения важно учиты вать при записи аналоговой информации.
Цифровую информацию, записанную на магнитный носитель, мож но рассматривать как серию элементарных магнитиков с неизменной длиной. Минимальная длина волны Лгаіп, которую может обеспечить записывающая головка и при которой еще наводится э. д. с. в обмотке головки считывания, определяет наибольшую возможную плотность записи информации [2.16], т. е. число бит (двоичных цифр) на 1 мм дли ны носителя
р = —-— бит!мм.
^mln
§ 132. МЕТОДЫ ЗАПИСИ АНАЛОГОВОЙ И ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
Если бы п р и з а п и с и а н а л о г о в о й и н ф о р м а ц и и остаточная индукция была пропорциональна напряженности записы вающего поля //зап нелинейные искажения при воспроизведении бы ли бы минимальны. Однако при записи информации на предварительно размагниченный носитель подобная пропорциональность не соблю дается вследствие значительной нелинейности начальной кривой на магничивания в области малых напряженностей. Поэтому в технике применяют запись аналоговой информации с подмагничиванием. Подмагничивание можно производить постоянным или переменным полем.
Рис. 13.5. Запись аналоговой информации с подмагничи ванием постоянным полем
На рис. 13.5, а приведен один из возможных способов записи с под магничиванием постоянным полем. Магнитный носитель поступает к головке записи полностью размагниченным. В обмотку записывающей головки вместе с током записи подается дополнительный постоянный ток* создающий напряженность Нп, которая смещает начальную рабо чую точку на середину линейного участка кривой намагничивания. Полученная таким образом запись имеет меньшие искажения, чем за пись без подмагничивания.
Более удачным является способ записи с постоянным подмагничи ванием, показанный на рис. 13.5, б. В этом случае предварительное стирание информации производится постоянным полем с напряжен ностью Ястир и к записывающей головке подходит носитель, предва рительно намагниченный до насыщения в отрицательном направле нии. В обмотку записывающей головки вместе с током записи также подается постоянный ток подмагничивания, напряженность # п кото рого близка к коэрцитивной. На постоянное поле Яп накладывается
переменное поле записываемого сигнала Язап, и намагничивание про исходит по вертикальному участку предельной петли гистерезиса. Линейный диапазон этого участка примерно в два раза больше, чем в показанном на рис. 13.5, а, что благоприятно сказывается на величи не э. д. с. при считывании информации.
Наиболее качественную запись аналоговой информации получают при дополнительном подмагничивании переменным полем с частотой, в несколько раз превышающей максимальную частоту записываемого
Рис. ]3.6. Запись аналоговой информации с под^ магничиванием переменным полем
сигнала. Такой вид записи применяют в магнитофонной технике, где подмагничивающее переменное поле имеет ультразвуковую частоту. В этом случае суммарный ток в обмотке записи
* = г'зап + *п = / ( +0 1 sin at
создает напряженность
Н = kf (0 + # п sin at.
Из рис. 13.6 видно, что при определенной величине амплитуды на пряженности Нп подмагничивающею поля огибающая записываемой индукции имеет вид неискаженного основного записываемого сигнала / (/). Это в свою очередь означает, что при считывании в обмотке голов ки считывания средний остаточный поток будет наводить э. д. с., вос производящую записанный сигнал без существенных искажений. Од нако физические процессы при перемагничивании переменным полем
