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

взависимости от х не по синусоиде. Такая кривая содержит несколько синусоидальных составляющих.

Впроцессе воспроизведения электрический сигнал, получаемый

вголовке, пропорционален остаточной намагниченности сигнало­ граммы, следовательно, воспроизводимый сигнал будет изменяться по несинусоидальной кривой подобной J г = / (х).

Таким образом, магнитная нелинейность вызывает нелинейные искажения, для уменьшения которых при магнитной записи звука применяют специальные способы записи. Величина нелинейных искажений оценивается коэффициентом гармоник (в %), который' определяется следующим образом:

где А 2, А 3, А 4 и т. д. — амплитуды гармоник, возникших на выходе, за счет нелинейности при подаче на вход синусоидального сигнала; А 4 — амплитуда основной составляющей в выходном сигнале.

Часто ограничиваются измерением только одной наиболее харак­ терной гармоники, возникающей в выходном сигнале. Так, при маг­

записи, как правило, зависит от величины записываемого сигнала, возрастая с его увеличением. Это ограничивает максимально допу­ стимый сигнал при записи, а следовательно, и максимальный сигнал, получаемый с сигналограммы при воспроизведении. Наряду с этим минимальный сигнал, который можно воспроизвести с сигнало­ граммы, также ограничен, он должен быть больше сигнала шума, возникающего в цепи воспроизведения. Отношение величины шумо­ вого сигнала к максимально допустимому воспроизводимому сигналу (при заданной величине допустимых нелинейных искажений) назы­ вают относительным уровнем шума. Относительный уровень шума (в дБ) выражается как 201g иш/иыакс, где иш— величина шумового сигнала, имакс — максимальная величина сигнала.

Относительный уровень шума канала записи — воспроизведения определяет диапазон уровней сигналов, которые могут быть воспроиз­ ведены без искажений. Под диапазоном уровней понимают выра­ жение 201g имакс/кмин, где пмакс и имин — максимальная и минималь­ ная величины воспроизводимого электрического сигнала.

Очевидно, чем меньше относительный уровень шума, тем шире диапазон уровней сигнала, который может быть записан и воспроиз­ веден с сигналограммы.

42

тельной степени зависит от носителя, на котором записывается сигналограмма, поэтому выбор параметров магнитной ленты при разработке ее технологии в основном определяется указанными условиями. В зависимости от характеристик сигналов, для записи которых предназначен носитель, изменяются предъявляемые к нему требования и соответственно параметры магнитных лент.

2.2.2. Магнитная запись звука

Диапазон частот колебаний, воспринимаемых человеком, лежит в пределах 16—20 000 Гц, а диапазон уровней 120—130 дБ. Последняя цифра означает, что максимальная амплитуда колебаний, воспринимаемых ухом человека, в миллионы раз превышает ампли­ туду колебаний, лежащих на пороге слышимости. Практически неискаженная передача звукового сигнала достигается, если канал передачи (в частности, канал запись — воспроизведение) обеспечи­

15—20%. Для уменьшения нелинейных искажений при магнитной записи звука применяют способ записи с высокочастотным подмагничиванием. Он заключается в том, что по обмотке головки записи одновременно с током звуковой частоты пропускают ток с частотой, в 5—10 раз превышающей верхнюю частоту записываемого сигнала, и с постоянной амплитудой в 5—8 раз больше амплитуды тока сиг­ нала. Для объяснения причины уменьшения нелинейных искажений при записи с высокочастотным подмагничиванием рассмотрим про­ цесс намагничивания каждого отдельного участка магнитной ленты при его передвижении в поле записывающей головки.

На рис. 16 показано статическое магнитное поле вблизи зазора записывающей головки, т. е. поле, возникающее при прохождении по обмотке головки постоянного тока. Изучение этого поля показало, что величина и направление его напряженности изменяется по длине магнитной ленты и толщине ее рабочего слоя. Продольная соста­ вляющая вектора напряженности (в современных магнитофонах основную роль играет продольное намагничивание) имеет макси­

43

движения ленты для различных расстояний от поверхности головки. Оси координат на рис. 17 совпадают с центральной линией зазора и поверхностью головки. Как видно из рис. 17, максимальное зна­ чение напряженности, наблюдающееся над центром зазора, убывает по мере удаления от поверхности головки (расстояние от поверхности головки у выражено в долях ширины зазора).

При движении магнитной ленты мимо зазора головки каждый участок рабочего слоя подвергается воздействию поля конечный промежуток времени, равный протяженности поля б, деленной на скорость движения ленты ѵ. Остаточная намагниченность, приобре­ таемая каждым отдельным участком ленты, не зависит от времени

воздействия поля и характера его распреде­ ления в пространстве и определяется макси­ мальной напряженностью над центром зазора. При прохождении по обмотке головки постоян­ ного тока на все элементы движущейся ленты воздействует поле с одинаковой максимальной напряженностью и все они приобретут одинако­ вую намагниченность. Остаточная намагничен­ ность будет неравномерной по толщине ра­ бочего слоя ленты, так как напряженность поля над центром зазора уменьшается по мере удаления от поверхности головки. Когда по обмотке головки записи проходит ток звуко­ вой частоты, поле над зазором изменяется во времени, однако в любой момент оно будет максимальным над центром зазора. При констру­

ировании записывающих головок добиваются, чтобы протяженность поля была мала. Соответственно будет мало время (по сравнению с периодом записываемого тока), в течение которого участок ленты проходит поле. Таким образом, можно не учитывать изменение поля головки за это время, и остаточная намагниченность каждого уча­ стка ленты будет определяться значением напряженности поля над центром зазора в момент прохождения ленты над зазором.

При записи с высокочастотным подмагничиванием на каждый элемент ленты, движущейся над зазором головки, воздействует суммарное магнитное поле, содержащее две составляющих. Одна из них изменяется во времени со звуковой частотой, и при условии, что отношение Ь/ѵ меньше периода записываемых колебаний, ее действие можно уподобить действию постоянного магнитного поля. Составляющая же поля, обусловленная током высокой частоты, за время прохождения элементом ленты головки записи многократно изменит свое направление и вызовет перемагничивание каждого элемента рабочего слоя ленты. Другими словами, на каждый отдель­ ный участок рабочего слоя, проходящий поле записывающей го­ ловки, действует постоянное по направлению поле, напряженность которого определяется мгновенным значением записываемого сиг­ нала, и знакопеременное поле, создаваемое током высокой частоты, которое вызывает циклическое перемагничивание. Обе составляющие

44

поля имеют максимальную напряженность над центром зазора головки записи и постепенно уменьшаются до нуля за пределами зазора.

На рис. 18 приведен циклический процесс изменения магнитного состояния ферромагнитного тела при воздействии на него поля, которое включает постоянную и переменную составляющие и посте­

ность этого элемента после прохождения его в знакопеременном поле, постепенно уменьшающемся до нуля, будет близка к нулю при любом его исходном магнитном состоянии. На этом основан процесс стирания магнитной сигналограммы [28]. При наличии же постоянной составляющей поля каждый элемент приобретает оста­ точную намагниченность, величина которой пропорциональна макси­ мальному значению 7/=.

Экспериментально полученные кривые, выражающие зависимость остаточной намагниченности J г от постоянной составляющей //=

45

суммарного поля (изменяющегося во времени так, как показано на рис. 18), изображены на рис. 19. Эти кривые получены при на­ магничивании образца,составленного из нескольких отрезков маг­ нитной ленты, в однородном полё соленоида, по которому проходит

действующая на разные участки движущейся магнитной ленты, изменяется по закону записываемого сигнала. Остаточная намагни­ ченность, возникающая в каждом элементе, определяется зависи­ мостью между J г и Н =, и при линейности последней остаточная намагниченность будет изменяться вдоль носителя по закону запи­ сываемых колебаний. Кривые, изображенные на рис. 19, являются динамическими характеристиками магнитной ленты, соответству­ ющими разным режимам подмагиичивания. Их называют также кривыми безгистерезисного или квазиидеального намагничивания. Таким образом, высокочастотное подмагничивание обеспечивает ди­

По кривым квазиидеального намагничивания находят восприим­ чивость магнитной ленты при записи с высокочастотным подмагни-

чувствительность магнитной ленты. Чем больше Д /^/Ді/^, тем больше остаточный магнитный поток в ленте при данной величине напря-

46