Відтворення та стирання магнітного запису

1. Процес відтворення магнітного запису

У процесі відтворення носій переміщається над зазором відтворюючої голівки. Намагнічений елемент носія, розташований над зазором головки, створює в осерді головки магнітний потік . Так як різні елементи носія мають різну намагніченість, то при русі носія магнітний потік в сердечнику головки змінюється, збуджуючи в обмотці голівки

е.р.с. .

Якщо намагніченість змінюється вздовж його довжини за синусоїдальним законом, то магнітний потік буде створювати в обмотці голівки

е.р.с. ,

де - Число витків обмотки голівки. Амплітуда

е.р.с. ,

тобто амплітуда зростає прямо пропорційно частоті. Отримана залежність амплітуди від частоти справедлива в тому випадку, коли ширина робочого зазору головки нескінченно мала.

Реальні головки мають робочий зазор кінцевої ширини δ. Розглянемо, як впливає ширина робочого зазору δ на вид залежності амплітуди е.р.с. від частоти. Нехай напруженість магнітного поля, створеного носієм у робочому зазорі головки:

Тоді Магніторушійна сила (м.д.с.), що створюється елементом носія , Дорівнює:

М.д.с., створювану ділянкою носія, що знаходиться проти робочого зазору головки, визначимо, інтегруючи вираз для в межах від до .

Магнітний потік у сердечнику головки:

Тут враховано, що: і .

Знаючи величину магнітного потоку в сердечнику головки, знаходимо е.р.с.:

Амплітуда е.р.с.:

У цьому виразі перший множник зростає прямо пропорційно частоті (як в ідеальній голівці), а другий множник враховує вплив кінцевої ширини робочого зазору голівки. Графік залежності е.р.с. від частоти зображений на рис. 1.

З малюнка слід, що з підвищенням частоти е.р.с. реальної головки зростає повільніше, ніж ідеальною. Це зменшення е.р.с. називають «щілинними втратами». Множник:

називають коефіцієнтом щілинних втрат. Графік залежності від частоти зображений на рис. 2. На частотах, для яких , наближається до нуля. Це відбувається тоді, коли між полюсами головки виявляються однойменні полюси намагніченого ділянки носія.

Малюнок 1. 1 - АЧХ ідеальної головки, 2 - АЧХ реальної головки

Малюнок 2. Залежність коефіцієнта щілинних втрат від частоти, .

При відтворенні з магнітного носія (стрічки) можлива поява зазору між носієм і поверхнею головки. Причиною виникнення зазору може бути пил, що потрапив на поверхню носія, деформація носія, нерівність робочого шару носія і т.п. Зазор вносить додаткове магнітне опір в магнітну ланцюг голівки. Це викликає зменшення магнітного потоку в сердечнику і, відповідно е.р.с. на затискачах голівки.

Зменшення е.р.с., обумовлене поганим контактом носія і головки називають контактними втратами. Контактні втрати враховують коефіцієнтом контактних втрат:

де а - величина зазору між поверхнею головки і носієм. Залежність коефіцієнта контактних втрат від частоти наведена на рис. 3.

м, м / с.

Малюнок 3

Робочий шар носія має кінцеву товщину. Хороший контакт з робочою поверхнею головки має тільки зовнішня поверхня робочого шару носія. Внутрішні області робочого шару носія віддалені від поверхні голівки. Їхній внесок у створення магнітного потоку менше, ніж зовнішній поверхні носія. Тому е.р.с. на затискачах головки виявляється меншою в порівнянні з е.р.с., яка могла б бути при рівному внесок у створення магнітного потоку всієї товщі робочого шару носія. Це зменшення е.р.с. називають шаровим втратами. Слойні втрати враховують коефіцієнтом шарових втрат .

де - Товщина робочого шару носія. Залежність коефіцієнта шарових втрат від частоти показана на рис. 4.

м, м / с.

Малюнок 4

Робочий зазор записуючої та відтворюючої голівок має бути встановлений перпендикулярно до напрямку руху носія. Якщо це правило не дотримане, то виникають втрати, які називають втратами перекосу. Дія перекосу аналогічно збільшення ширини робочого зазору. Ефективна ширина робочого зазору , Де - Ширина доріжки, - Кут перекосу. Коефіцієнт втрат перекосу:

Залежність коефіцієнта втрат перекосу від частоти при різних значеннях кута перекосу α показана на рис. 5. З малюнка випливає, що навіть невелика зміна кута перекосу сильно змінює величину коефіцієнта втрат перекосу на високих частотах. Так, при зміні кута від 0.25 ⁰ до 1.0 ⁰ на частоті 10 кГц коефіцієнт змінюється від 0.92 до 0.09. Цим користуються при регулюванні положення зазору голівки. На відрегульованому магнітофоні записують синусоїдальний сигнал, частота якого ~ 10 кГц. Цю фонограму встановлюють на регульований магнітофон і, змінюючи кут перекосу головки α, домагаються максимального значення рівня сигналу на лінійному виході магнітофона. Регулювання може виконати, використовуючи вимірювальні стрічки 6ЛІТ4.ЧВН, 3ЛІТ2.ЧВН або їм подібні.

Малюнок 5 Крива 1 - 2 - , 3 - , 4 - .

Тепер неважко уявити результуючу амплітудно-частотну характеристику пари стрічка - відтворююча головка:

де враховано, що . Вид АЧХ, обчисленої для і зображений на рис. 6. Як випливає з малюнка, АЧХ процесу відтворення нерівномірний. Для правильного відтворення сигналів необхідно коригувати АЧХ підсилювача відтворення (на мал. 6 ця АЧХ показана пунктиром).

Малюнок 6. АЧХ пари стрічка - відтворююча головка.

2. Стирання магнітної фонограми

Стирання, тобто знищення запису, зробленого на магнітному носії, може бути здійснено декількома способами:

механічним або термічним, коли носій піддається вібрації чи нагрівання (в апаратурі запису не застосовується);
постійним магнітним полем;
змінним магнітним полем.

Стирання постійним магнітним полем можна здійснити як «негативну» запис сигналу нульового рівня.

Стирання змінним магнітним полем полягає в доведенні носія до насичення і наступному розмагнічування убуваючими по амплітуді симетричними циклами перемагничиваемом поля. Таке поле можна створити дроселем - котушкою з феррімагнітних сердечником, включеної до мережі 50 Гц. Дросель підносять до носія і, потім, повільно видаляють від носія на відстань 1 ÷ 1.5 м за час не менше 3 ÷ 5 с. За цей час відбудеться не менше 100 ÷ 150 циклів перемагнічування спадаючим полем, що призведе до повного розмагнічування носія. Цей спосіб застосовують, коли необхідно швидко стерти велика кількість фонограм.

У записуючої апаратури для стирання застосовують стирающие голівки. Протяжність спадаючої ділянки поля головки приблизно дорівнює Час, протягом якого елемент носія проходить цю відстань, так само За цей час має відбутися не менше 15 циклів перемагнічування. Звідки випливає, що період перемагничиваемом поля . Як джерело струму для головки використовують генератор струму підмагнічування, частота якого в 3 ÷ 5 разів вище верхньої частоти спектру записуваного сигналу. Таким чином, частота струму та швидкість носія задані. Залишається визначити необхідну ширину зазору стирає головки: Наприклад, для швидкості носія м / с і частоти генератора підмагнічування - стирання кГц отримаємо: м. Ширина робочого зазору стирає головки повинна бути не менше 71 мкм

Необхідно відзначити, що для одержання гарного стирання форма коливань генератора повинна бути симетричною щодо нульового рівня. При цьому головка забезпечує рівень стирання близько - 60 дБ. Для отримання більш глибокого стирання ставлять дві головки послідовно. Так можна отримати рівень стирання до - 80 дБ.

3. Шуми каналу відтворення інформації

Шуми тракту відтворення представляють собою результат дії різних збурень як електромагнітних, так і механічних, що виникають через недосконалість елементів тракту або неідеальності їх роботи. Шуми можуть бути адитивними, тобто підсумовуються з корисним сигналом. Тоді , Де вхідний і вихідний сигнали, - Перешкода. Під час запису - відтворення можливе виникнення мультиплікативного (модуляційного) шуму, коли , Де - Коефіцієнт глибини модуляції.

Розрізняють структурний шум і контактний шум носія.

Магнітний лак, який використовується для утворення робочого шару носія, містить частинки магнітного порошку. Ці частинки неоднакові за розмірами і розподілені в робочому шарі нерівномірно. Тому, навіть під час запису сигналу постійної величини, намагніченість окремих елементів робочого шару носія виявляється неоднаковою. При відтворенні такого носія виникають випадкові флуктуації магнітного потоку в відтворюючої голівці, які створюють випадкові флуктуації е.р.с. вихідного сигналу, так званий структурний шум носія. Структурний шум створює навіть повністю розмагніченості носій. Рівень такого шуму складає - 55 ÷ - 65 дБ. Це - шум розмагніченого носія. Очевидно, що шум всього тракту не може бути менше цієї величини. Зменшити структурний шум носія можна тільки шляхом вдосконалення технології виготовлення носія.

Іншою причиною виникнення шуму може бути порушення контакту між носієм і поверхнею головки. Порушення контакту може виникнути через нерівність робочого шару носія, попадання пилу між носієм і голівкою, виникнення динамічних перекосів носія і т.п. Все це призводить до випадкових флуктуацій намагніченості носія і флуктуаціям е.р.с. на затискачах відтворюючої голівки, тобто появи контактного шуму. Контактний шум є переважаючим при магнітному відтворенні сигналів. Зниження рівня контактного шуму досягається як вдосконаленням носія запису, так і вдосконаленням конструкції транспортуючого механізму. Крім того, необхідна грамотна експлуатація пристрою відтворення.