Магнитные ленты и головки
 

Магнитные ленты и головки

Качество магнитной ленты характеризуется рядом физико-механических свойств: прочностью на разрыв, относительным удлинением после снятия нагрузки, абразивностью, стойкостью к короблению и др. К основным электрическим параметрам магнитной ленты относятся: величина оптимального тока подмагничивания, средняя чувствительность, частотная характеристика, нелинейные искажения, уровень шумов, уровень стирания и др. Для сравнения по качеству различных типов лент все электрические параметры даются относительно магнитной ленты, принятой за типовую (лента А4403-6). Система обозначения магнитной ленты включает пять элементов: первый — буква, обозначающая область применения, например «А» — звукозапись; второй — цифра, показывающая материал основания ленты, например «4» — полиэтелентерефталат; третий — цифровой индекс (0—9), показывающий толщину основы ленты; четвертый — цифровой индекс (0— 99) технологической разработки; пятый (отделенный от остальных дефисом) —округленная номинальная ширина ленты, мм. Дополнительные буквы после обозначения уточняют область применения, например «Б» — бытовая аппаратура. В бытовой аппаратуре наиболее употребительны ленты типа А4402-6Б, А4409-6Б, А4309-6Б, А4203-ЗБ, А4205-ЗБ.

Магнитная лента состоит из основы толщиной 15— 50 мкм и рабочего слоя. В зависимости от структуры рабочего слоя ленты разделяют на порошковые (с рабочим слоем, содержащим магнитный порошок) и металлизированные (с металлическим рабочим слоем).

Рабочий слой всех современных лент состоит из множества однодоменных игольчатых частиц магнитного порошка, нанесенных определенным образом на основу. Каждая частица намагничена до насыщения в направлении ее продольной оси. При изготовлении ленты частицы ориентируют таким образом, чтобы происходила взаимная компенсация магнитных полей частиц и в целом магнитная лента оказывалась размагниченной Если на магнитную частицу воздействует поле записи, превышающее коэрцитивную силу этой частицы и не совпадающее с направлением намагниченности частицы, то частица перемагничи-вается. Суммарные поля таких частиц не компенсируют друг друга и результирующее поле является фонограммой. Материалом для частиц служит чаще всего гамма-оксид железа YF2O3 или диоксид хрома Gr02.

Процесс записи информации, ее воспроизведения и стирания зависит от конструкции и параметров магнитных головок. Магнитная головка содержит три основных элемента: электромагнитный преобразователь сигнала — катушку L; конденсатор магнитного поля — кольцеобразный сердечник из магнитомягкого материала с высокой магнитной проницаемостью jju; рабочий зазор в этом сердечнике dp, заполненный немагнитным материалом. Вследствие того что магнитная проницаемость рабочего зазора много меньше проницаемости сердечника, силовые линии магнитного потока при прохождении зазора вспучиваются и образуют узконаправленное магнитное поле, напряженность которого быстро уменьшается в зависимости от расстояния.

Если сердечник записывающей магнитной головки не насыщен, то процессы в головке происходят линейно и на пряженность магнитного поля над зазором изменяется в зависимости от силы тока в катушке L магнитной головки. Магнитное поле рабочего зазора перемагничивает частицы рабочего слоя.

Токи подмагничивания увеличивают количество пере-магниченных частиц рабочего слоя, а сигнал записи, не влияя на их количество, приводит к несимметричности подмагничивания. Поэтому для осуществления качественной магнитной записи и линеаризации процесса записи требуется дополнительное подмагничивание магнитной ленты. Различают подмагничивание постоянным полем, переменным и высокочастотным.

В современных магнитофонах применяется подмагничивание высокочастотным магнитным полем, которое создает условия для безгистерезисного намагничивания магнитной ленты, делает фонограмму более устойчивой к механическим, тепловым и магнитным воздействиям.

При воспроизведении магнитное поле, созданное фонограммой в зоне взаимодействия с магнитной головкой, частично проникает в сердечник и создает в нем магнитный поток. Этот поток, взаимодействуя с катушкой L, наводит в последней ЭДС, величина которой определяется выражением



где Фс(t) — мгновенное значение потока в сердечнике; п — количество витков в катушке.

Если же на перемагниченные частицы рабочего слоя ленты воздействовать переменным магнитным полем, плавно убывающим по величине, то они вновь вернутся в исходное состояние.

Это явление положено в основу стирания магнитной записи. Основное конструктивное различие магнитофонных головок состоит в геометрических размерах рабочего зазора (рис. 4.1). Обычно головки для записи имеют зазор, величина которого d <= v/f, где v — скорость движения магнитной ленты; f — наивысшая частота записи.


Ширина I определяется размерами дорожки записи. Глубина зазора h не имеет большого влияния и ее обычно выбирают с учетом износостойкости и срока службы головки. Для головок записи обычно 2—10 мкм, h = 0,1 мм.

Размеры зазора головки воспроизведения вычисляют по тому же соотношению, что и для записывающей головки. Ширина зазора во избежание паразитной модуляции фонограммы из-за случайных смещений ленты берется несколько меньше ширины дорожки записи. Глубина зазора определяется с учетом компромиссных соображений. Чем больше глубина, тем долговечнее головка, но в этом случае большая часть магнитного потока фонограммы замкнется через зазор и не будет производить полезной работы. Для увеличения ЭДС воспроизводящей головки глубина зазора должна быть как можно меньше. Обычно она равна 0,03—0,2 мм, а рабочий зазор 1—5 мкм.


Ширина зазора стирающих головок обычно на 10— 15% больше дорожки записи, а рабочий зазор достигает 70—200 мкм.

Универсальные головки выполняют функции записи и воспроизведения. Ширина рабочего зазора у таких головок равна 1—5 мкм.
Качественные показатели магнитной головки зависят от материала сердечника. Ранее для изготовления применялся в основном пермаллой, в лучших современных головках используется сендаст (сплав железо — алюминий— кремний), обладающий повышенной твердостью и износоустойчивостью, или ферриты.

ГОСТ 19775—81 регламентирует определенную маркировку магнитных головок. Например, ЗД24.080. Первая цифра обозначает ширину магнитной ленты, с которой используется головка: 3 — лента 3,81 мм (если 6 — то

6,25 мм). Следующая буква определяет функциональное назначение головки: «А» — записывающая головка;

«В» — воспроизводящая; «С» — стирающая; «Д» — универсальная. Цифра после буквы означает количество одновременно работающих дорожек — две, следующая цифра — максимальное количество дорожек фонограмм — четыре. Двузначное число после точки означает номер модификации. Следующая цифра обозначает группу сложности головки 0,1 или 2. Таким образом, ЗД24.080 головка универсальная для ленты шириной 3,81 мм, двухдорожечная, для записи и воспроизведения четырехдорожечных фонограмм, восьмая модификация, 0-й группы сложности. Предыдущий ГОСТ регламентировал несколько иную маркировку головок. Указывался импеданс головки («Н» — низкий, «П» — высокий) и исполнение головки («О» — обычное, «У» — улучшенное). Например, ЗД24НЗУ.