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

ленты, тока высокочастотного подмагничивания), э. д. с. головки воспроизведения достигает максимального значения. На более высо­

Равномерная передача всех частотных составляющих звукового сигнала в магнитофонах обеспечивается за счет введения частотной

ющие высоких частот, которые в процессе формирования фонограммы и в процессе воспроизведения ослабляются за счет волновых потерь. Коррекцию в усилителях подбирают таким образом, чтобы обеспе­ чивалась равномерная частотная характеристика магнитофона в це­ лом, т. е. при подаче на вход усилителя записи сигналов разных

■56

частот, но одинаковых по величине на выходе усилителя воспроизве­

При воспроизведении сигнала с магнитной сигналограммы в цепи воспроизведения, наряду с полезным записанным сигналом, по­ является паразитный, нерегулярно изменяющийся во времени сигнал. При воспроизведении звука с магнитной фонограммы этот сигнал помехи прослушивается как шум. При прохождении магнит­ ной сигналограммы мимо головки воспроизведения шумовой сигнал возникает за счет магнитной ленты, электрических устройств, а также

врезультате вибраций ленты, обусловленных дефектами ленто­ протяжных механизмов. Ограничимся рассмотрением причин возник­ новения шума магнитной сигналограммы, создаваемого магнитной лентой, тем более что в современных устройствах уровень шума сигналограммы превалирует над уровнем шума канала. Шумовой сигнал вызывается нерегулярными колебаниями магнитного потока

всердечнике воспроизводящей головки, когда мимо нее продви­

гается магнитная сигналограмма.

Одна из причин появления шума сигналограммы — магнитная неоднородность носителя. В частности, неоднородность частиц по­ рошка, а также неравномерная их средняя концентрация по длине ленты приводят к тому, что даже из размагниченной ленты исходят микроскопические поля рассеяния, изменяющиеся по ее длине. В процессе воспроизведения они создают сигнал шума в головке воспроизведения. Магнитная неоднородность носителя связана также с нерегулярными изменениями толщины и ширины рабочего слоя ленты. Шум, возникающий вследствие магнитной неоднородности ленты, называют структурным. Уровень структурной составляющей шума зависит от магнитного состояния носителя. В размагниченном носителе он мал, а в намагниченном значительно больше.

Для определения структурного шума намагниченной ленты ее намагничивают в равномерном магнитном поле, например в поле соленоида. В абсолютно однородном рабочем слое ленты остаточный магнитный поток в результате воздействия постоянного магнитного поля оставался бы неизменным по длине. Магнитная же неоднород­ ность носителя приводит к тому, что число частиц ферромагнитного порошка в разных сечениях рабочего слоя ленты изменяется по длине, а поэтому при воздействии постоянного поля изменяется остаточный магнитный поток в ленте, что и создает шумовой сигнал. Величина структурного шума намагниченной ленты возрастает с увеличением остаточного магнитного потока. Уровень структур­ ного шума как размагниченной, так и намагниченной ленты зависит от ее качества. Как правило, меньший структурный шум создают ленты, рабочий слой которых состоит из малых частиц.

Шум намагниченной ленты весьма существенно возрастает в том случае, когда ее намагничивание осуществляется с помощью записы­

57

неравномерное магнитное поле, за счет чего намагниченность оказы­ вается неравномерной по толщине рабочего слоя. При наличии неоднородной концентрации частиц порошка по толщине рабочего слоя ленты неравномерное ее намагничивание вызывает дополни­ тельные изменения остаточного потока по длине ленты, что при вос­ произведении создает сигнал шума. Эту составляющую шума назы­ вают контактным шумом. Кроме неоднородной концентрации порошка по сечению ленты контактный шум обусловлен нерегуляр­ ными изменениями контакта между лентой и головкой записи, кото­ рые связаны с шероховатостью соприкасающихся поверхностей ленты и головки.

Для всех типов лент шум ленты, намагниченной головкой записи, значительно превышает структурный шум, определяемый при равно­ мерном намагничивающем поле. Это доказывает, что основной при­ чиной шума намагниченной ленты является контактный шум. По мнению ряда авторов [11, 31], контактный шум обусловлен главным образом неравномерным распределением частиц порошка по-толщине слоя. Уровень шума намагниченной ленты зависит от величины тока высокочастотного подмагничивания; это необходимо учитывать при выборе режима подмагничивания.

При записи периодического звукового сигнала структурный и контактный шум проявляются в виде модуляционного шума. Магнитная неоднородность рабочего слоя ленты и нарушение контакта ленты с головкой создают паразитную модуляцию записан­ ного сигнала. При воспроизведении это прослушивается в виде своеобразных шорохов и шипения, сопровождающего звуковой сигнал.

В перерывах между сигналами прослушивается так называемый шум паузы. Шум паузы определяют как шум ленты, подвергнутой размагничиванию и последующему воздействию поля высокочастот­ ного подмагничивания с помощью головки записи. В идеальном случае шум паузы должен быть равен шуму размагниченной ленты. Однако в большинстве случаев уровень шума паузы заметно пре­ вышает уровень размагниченной ленты. Это повышение уровня шума паузы происходит в результате некоторого намагничивания ленты в паузах, которое возникает за счет воздействия посторонних магнитных полей, несимметрии тока высокочастотного подмагничи­ вания, остаточной намагниченности головок, стальных деталей лентопротяжного механизма и т. д. Шум паузы зависит от размеров частиц порошка. Меньший шум паузы создают ленты, изготовленные из порошка с относительно малыми размерами частиц.

Копирэффект. Одна из наиболее заметных помех, возникающих при воспроизведении звука с магнитной фонограммы, обусловлена копирэффектом. Его сущность заключается в том, что магнитные поля, которые создают намагниченные участки фонограммы, воздей­ ствуют на соседние слои магнитной ленты, смотанной в рулон. В ре­ зультате слои ленты, примыкающие к намагниченному участку фонограммы, намагничиваются и на них образуются магнитные отпечатки записанного сигнала. При воспроизведении магнитные

58

отпечатки создают паразитные сигналы в виде опережающего или запаздывающего «эхо» основного сигнала. Величина копирэффекта оценивается соотношением между сигналами, полученными при воспроизведении основного и «скопированного» участков фоно­ граммы, выраженным в децибелах:

K 3 = 2 0 1 g - ^ -

где UK— напряжение сигнала копии; Uc — напряжение основного

сигнала.

Уровень копирэффекта зависит от расстояния между рабочими слоями ленты, смотанной в рулон, т. е. от толщины основы, магнит­ ных свойств и толщины рабочего слоя ленты, времени копирования (хранения) и от температуры окружающего воздуха. Копирэффект связан с явлением магнитного последействия, которое выражается в том, что в очень слабых магнитных полях происходит медленное нарастание остаточной намагниченности. Относительный уровень копирэффекта понижается при уменьшении толщины рабочего слоя и объемной концентрации порошка в нем, при уменьшении магнит­ ного последействия, а также при увеличении толщины основы ленты. Опыт показывает, что магнитное последействие ослабляется при повышении химической чистоты исходных материалов, используемых для изготовления магнитного порошка, и при увеличении однород­ ности частиц по размерам, обеспечивающей их однодоменную струк­ туру. Начальный участок кривой остаточного намагничивания J г = = / (Н) должен иметь возможно меньшую крутизну.

Увеличение толщины основы ленты, во-первых, увеличивает объем носителя, а во-вторых, повышает жесткость ленты, что при­ водит к неплотному прилеганию ленты к головкам. Уменьшение толщины рабочего слоя ленты и концентрации порошка в нем сни­ жает копирэффект, но уменьшает величину максимально допусти­ мого остаточного потока, а значит, и максимальную отдачу фоно­ граммы. Поэтому указанные параметры следует выбирать с учетом всех характеристик ленты. Относительный уровень копирэффекта зависит от длины волны записи на фонограмме и имеет максимальное значение при К = 2tcD, где D — общая толщина ленты. При пони­ жении скорости движения ленты частота, соответствующая макси­ мальному копирэффекту, понижается. Это делает менее заметным его субъективное восприятие.

Снижение скорости движения лент в магнитофонах, которое стало возможным за счет повышения качества лент и головок, сде­ лало копирэффект практически мало заметным. Так, для ленты тол­ щиной 50 мкм при скорости движения 381 мм/с максимальная вели­ чина сигнала копии приходится на частоты ~1000 Гц, к которым ухо весьма чувствительно; а при скорости 95 мм/с — на 250 Гц, т. е. лежит в области, где чувствительность уха ниже. Кроме того, при малых скоростях и при больших диаметрах витка ленты в рулоне уменьшается вероятность того, что скопированное «громкое» место,

59

т. е. возможное мешающее эхо, придется на участок с «тихой» за­ писью или на паузу.

Рабочие характеристики магнитных лент для записи звука и их связь с магнитными свойствами. Выбор магнитных свойств, от ко­ торых зависят рабочие характеристики магнитных лент, опреде­ ляется необходимостью получения с сигналограммы возможно боль­ шего сигнала и повышения допустимой продольной и поверхностной плотности записи.

Поскольку звукозапись является наиболее изученным видом магнитной записи, именно на ее примере целесообразно рассмотреть основные магнитные параметры лент, обоснование выбора которых справедливо также и для других областей магнитной записи, которые будут описаны в дальнейшем.

Рабочие, или так называемые электроакустические, свойства магнитных лент для звукозаписи определяются главным образом ферромагнитным рабочим слоем. Для повышения допустимой вели­ чины продольной плотности записи толщина рабочего слоя лент должна быть возможно меньшей. Это обеспечивает запись и вос­ произведение сигналов с более высокой частотой при заданной ско­ рости записи или позволяет понизить скорость записи при заданном частотном диапазоне. Однако уменьшение толщины слоя при прочих равных условиях приводит к уменьшению остаточного магнитного потока фонограммы, а следовательно, и к снижению отдачи фоно­ граммы (величины воспроизводимого сигнала) на низких частотах. Поэтому уменьшение толщины рабочего слоя лент следует осуще­ ствлять одновременно с изменением магнитных свойств слоя, напра­ вленным на увеличение остаточной намагниченности. Практически, в зависимости от назначения, ленты делают с различной толщиной рабочего слоя. Магнитные свойства рабочего слоя лент непосред­ ственно определяют их электроакустические характеристики, хотя точных количественных соотношений между ними и не может быть установлено.

Рассмотрим требования к основным параметрам современных магнитных лент.

1. Остаточная намагниченность насыщения J rs должна быть возможно большей, так как чем больше J rs, тем больше длина прямо­ линейного участка динамической характеристики ленты, а следова­ тельно, больше допустимый уровень записи (остаточный поток) при заданных нелинейных искажениях. Величина J rs зависит от мате­ риала частиц порошка, их структуры, формы и концентрации в слое. J rs увеличивается с повышением концентрации порошка, однако получить объемную концентрацию выше 38—40% не удается. Оста­ точная намагниченность насыщения лучших современных магнитных лент достигает 80—100 кА/м. Особенно важно увеличение J rs для лент с тонким рабочим слоем.

2. Магнитная проницаемость рабочего слоя лент должна быть небольшой. Это важно для уменьшения слойных и контактных по­ терь, а значит, для повышения допустимой продольной плотности записи. Относительная максимальная магнитная проницаемость

60