Файл: Брагинский, Г. И. Технология магнитных лент.pdf

этого множителя от аргумента па/%. Из графика следует, что только при а/Х -> 0, т. е. при бесконечно малой ширине критической зоны, этот множитель может быть принят равным единице. При конечной ширине критической зоны остаточная намагниченность в сигналограмме уменьшается, причем степень ее ослабления зависит от соот­ ношения а/Х: чем оно больше, тем меньше остаточная намагничен­

намагниченность также равна нулю и записи сигнала не происходит. Уменьшение амплитуды остаточной намагниченности сигнало­

граммы с уменьшением 2 длины волны записи X назы­

вают фазовыми потерями.

Ширина критической зоны увеличивается по мере удаления от поверхности головки (см. рис. 22), поэтому фазовые потери больше для глубинных слоев магнитной ленты. С уменьшением длины волны записи намагниченность в глубине рабочего слоя ленты падает в большей степени, чем на поверхности. Ширина критической зоны прежде всего зависит от однородности частиц ферромагнитного порошка рабочего слоя ленты по коэрцитивной силе, а также от толщины рабочего слоя.

Следует подчеркнуть большое значение технологического про­ цесса изготовления магнитных порошков и нанесения слоя суспензии магнитного порошка на основу. Уменьшение фазовых потерь и воз­ можность записи сигналов с малыми длинами волн могут быть достигнуты путем уменьшения толщины рабочего слоя лент и повы­ шения однородности частиц магнитного порошка, образующих этот слой. Кроме того, фазовые потери возрастают при плохом контакте магнитной ленты с головкой записи, что обычно является следствием шероховатости поверхности рабочего слоя ленты. При этом лента попадает в более широкую часть критической зоны. Во избежание этого в технологии используют специальные приемы, одним из кото­ рых является каландрование магнитной ленты.

Остаточная намагниченность в ленте при малых значениях длины волны записи уменьшается также за счет саморазмагничивания. Для ослабления влияния саморазмагничивания рабочий слой ленты следует делать тоньше, а его материал и структура должны

обеспечивать возможно большую коэрцитивную силу и крутизну боковых ветвей петли гистерезиса.

В процессе воспроизведения сигнала также наблюдаются волно­ вые потери, зависящие от толщины рабочего слоя ленты и наличия промежутка между поверхностью рабочего слоя и головкой воспроиз­ ведения. Эти потери называют слойными и контактными. Сущность слойпых потерь поясняет рис. 24. Электрический сигнал, возника­ ющий в обмотке головки воспроизведения, пропорционален магнит­ ному потоку, который создает в сердечнике головки намагниченный участок рабочего слоя ленты, находящийся вблизи зазора. Этот поток зависит от намагниченности рассматриваемого участка ленты. Однако магнитный поток сигналограммы только частично будет замыкаться по сердечнику головки воспроизведения. Часть потока будет замыкаться с обратной стороны ленты, часть — между лентой и головкой (при наличии промежутка между ними), и, наконец, часть потока будет замыкаться внутри самого рабочего слоя ленты. Распределение магнитного потока зависит от соотношения магнит­ ных сопротивлений на указанных путях. Так, если длина волны записи X велика, а рабочий слой ленты имеет малую толщину, то магнитное сопротивление между полюсами внутри слоя будет боль­ шим. Сердечник головки делают из материала с большой магнитной проницаемостью и, следовательно, с малым магнитным сопротивле­ нием. В результате при больших значениях длины волны записи X большая часть потока сигналограммы будет проходить по сердечнику головки воспроизведения и создаст большой сигнал.

Картина изменится при малых значениях длин волн записи X. Магнитное сопротивление между полюсами внутри рабочего слоя ленты уменьшится, и значительная часть потока будет замыкаться по этому пути; магнитный поток в сердечнике головки при той же намагниченности ленты будет меньше, чем при большем значении X. Чтобы увеличить часть потока, проходящего по сердечпику головки воспроизведения, при малых X следует увеличивать магнитное сопро­ тивление рабочего слоя ленты за счет уменьшения его толщины и маг­ нитной проницаемости.

Элементарные слои намагниченного участка ленты, находящиеся на разном расстоянии от поверхности головки воспроизведения, играют разную роль в создании потока в сердечнике воспроизводящей головки даже при условии, что намагниченность равномерна по толщине рабочего слоя магнитной ленты. Верхний элементарный слой прилегает к головке воспроизведения (при отсутствии зазора между головкой и лентой), и весь поток,создаваемый этим слоем, проходит по сердечнику, имеющему малое магнитное сопротивление. Элементарный слой, отстоящий от головки на толщину рабочего слоя ленты, создает в головке меньший поток, так как магнитное сопротивление на этом пути увеличивается. Если толщина рабочего слоя ленты сравнима с А,, то поток в головке от глубинного элемен­ тарного слоя будет очень мал. Подсчитано, что 75% э. д. с. в вос­ производящей головке создается поверхностным слоем ленты толщиной 0,22А [30, с. 54]. Например, при скорости записи 95 мм/с

52

рабочего слоя 10—15 мкм, следовательно, весь слой работает), а на частоте 10 000 Гц X = 9,5 мкм и полезным будет только слой толщиной 2 мкм. Очевидно, что при таком уменьшении толщины слоя, создающего поток в головке воспроизведения, последний резко уменьшается.

Распределение магнитного потока, создаваемого сигналограммой, и величина его составляющей, проходящей по сердечнику головки воспроизведения, зависит также от плотности прилегания ленты к головке: ухудшение контакта вызывает увеличение магнитного сопротивления на пути лента — головка, следствием чего является уменьшение потока в головке воспроизведения. Нарушение контакта между магнитной лентой и головкой воспроизведения ослабляет поток в головке тем больше, чем меньше длина волны записи на сигналограмме. Подсчитано [28], что при величине зазора между лентой и головкой 0,2^ п о т о к в головке уменьшается в 4 раза (на 12 дБ) по сравнению с той его величиной, которую создает в головке та же сигналограмма при идеальном контакте, а при зазоре 0,4а, поток в головке уменьшается в 10 раз (на 20 дБ).

Аналитически найдено приближенное выражение, определяющее амплитудное значение магнитного потока в головке воспроизведе­ ния Ф' при воспроизведении магнитной сигналограммы, на которой записан синусоидальный сигнал:

грамме при условии равномерного намагничивания по толщине ленты; а — толщина рабочего слоя; Ъ — ширина сигналограммы и головки воспроизведения; d — зазор между лентой и головкой воспроизведения.

Приведенное выражение получено для условия, когда магнитная проницаемость рабочего слоя ленты равна единице, что является

рабочего слоя ленты и длин волны записи и выражает слойные по­ тери. При аД -> 0 он равен единице, а с увеличением этого соотно­ шения уменьшается.

Множитель е~2яа/х выражает контактные потери. В реальных магнитных лентах магнитная проницаемость всегда больше единицы, поэтому поток в головке воспроизведения при малых X уменьшается еще больше, чем это следует из выражения (8).

На рис. 25 приведены расчетные кривые, показывающие, как изменяется поток в головке воспроизведения (какую часть от потока сигналограммы он составляет) в зависимости от соотношения аД ,. при разных значениях магнитной проницаемости ленты. Из кривых

53

видно, что для воспроизведения сигналов, записанных с малой длиной волны записи, следует уменьшать толщину рабочего слоя ленты и его магнитную проницаемость.

Кроме того, в процессе воспроизведения сигнала возникают щелевые потери, которые проявляются также в уменьшении вос­ производимого сигнала с уменьшением длины волны записи на сигналограмме. Эти потери обусловлены конечной шириной рабочего зазора воспроизводящей головки. Не рассматривая подробно физи­ ческой сути этих потерь, отметим только, что амплитудное значение потока в головке воспроизведения уменьшается пропорционально

С учетом щелевых потерь амплитудное значение потока в головке воспроизведе­ ния определится выражением:

На рис. 23 была приведена кривая, показывающая характер изменения ще­ левой функции в зависимости от аргу­ мента ла Д • Для уменьшения щелевых потерь нужно уменьшить ширину зазора головки воспроизведения. Во всяком слу­ чае, ширина рабочего зазора головки воспроизведения должна быть в 2—3 раза меньше самой малой длины волны записи.

При А = X щелевая функция равна нулю, при этом движущаяся сигналограмма не создает в головке воспроизведения переменного магнитного потока и воспроизводимый сигнал равен нулю.

Частотная характеристика звукопередачи при магнитной записи.

Для того чтобы воспроизводимый сигнал мало отличался по слухо­ вому восприятию от записываемого, система записи и воспроизведе­ ния должна обеспечивать одинаковую передачу всех частотных составляющих в диапазоне частот от 30 до 16 000 Гц. Однако вели­ чина воспроизводимого сигнала зависит от длины волны записи на фонограмме. При записи составляющих, частота которых изме­ няется в указанных пределах, длина волны записи, с которой фикси­ руются различные составляющие, также изменяется в широких пределах, что приводит к частотным искажениям. Кроме того, ча­ стотные искажения возникают при воспроизведении сигнала с маг­ нитной фонограммы, так как принцип действия воспроизводящих головок основан на явлении индукции. По закону электромагнитной модуляции э. д. с., индуцируемая в головке воспроизведения, опре­

54

Этот вывод подтверждают экспериментальные данные. В области низких и средних частот частотная характеристика системы головка записи — магнитная лента — головка воспроизведения имеет вид наклонной прямой (рис. 26), т. е. э. д. с. на выходе головки растет пропорционально частоте, что обусловлено индукционным принци­ пом действия воспроизводящих головок. На некоторой частоте, значение которой зависит от условий записи и воспроизведения (скорости записи и воспроизведения, параметров головок и магнитной

55