9.6. МАГНИТНЫЕ НОСИТЕЛИ ЗАПИСИ

Классификация. В аппаратах магнитной записи используют носители записи в форме ленты, диска барабана, проволоки. Чаще всего используют ленточные носители записи. Носители записи в форме диска или барабана применяют в запоминающих устройствах. Такая форма обеспечивает малое время поиска нужной информации. Магнитную проволоку используют в малогабаритных магнитофонах и диктофонах.

Магнитная лента представляет собой немагнитную пластмассовую основу толщиной на которую нанесен рабочий слой толщиной Материал основы: диацетатцеллюлоза, триацетатцеллюлоза, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат (отечественное название этой пластмассы — лавсан — является аббревиатурой от ЛАборатория Высокомолекулярных Соединений Академии Наук). Широкое распространение в качестве основы последнего материала объясняется его большой прочностью, влаго- и термостойкостью. Рабочий слой (так называемый магнитный лак) состоит из связующего — быстро густеющего жидкого вещества и заполнения в виде частиц ферромагнитного материала размером Используют гамма-окисел железа феррит кобальта, двуокись хрома железо. Магнитные частицы занимают объема рабочего слоя.

За рубежом освоены так называемые металлопорошковые ленты из порошков железа и кобальта. Магнитные частицы составляют до объема рабочего слоя.

Сравнительно недавно появились носители, рабочий слой которых представляет собрй тонкую металлическую пленку. Ее наносят на немагнитную основу напылением в вакууме или гальваническим путем. Такова лента «Ан-гром». На основу из полиэтилентерефталата толщиной в вакууме напылен рабочий слой толщиной состоящий, в свою очередь, из трех слоев никель-кобальтового сплава, разделенных тонкими слоями алюминия. Ленту «Ангром» используют в микродиктофонах при скорости 1,19 см/с. Ее также используют для цифровой записи звука и в миниатюрных видеомагнитофонах.

Для цифровой записи еще более перспективна лента, состоящая из основы, подслоя из магнитомягкого материала и рабочего слоя из частиц магнитотвердого материала, ориентированных перпендикулярно основе. Теоретический предел записываемых на ленту такого типа длин волн — примерно (на порядок меньше, чем для лучших порошковых лент).

Достоинства ленточных носителей записи: удобство эксплуатации (легкость механического монтажа, удобство намотки и хранения), хорошие параметры качества, возможность независимого установления магнитных и физико-механических свойств, сравнительная дешевизна.

В качесте проволочных носителей сперва применяли проволоку из малоуглеродистой стали углерода) диаметром и менее. Современные проволочные носители записи диаметром изготавливают из специальных сплавов в виде однородной проволоки или в виде биметаллической проволоки. Сердцевина из тонкого диамагнитного материала, обладающего большой прочностью, покрыта ферромагнитным слоем. Для уменьшения скручивания поперечному сечению носителя записи иногда придают эллиптическую форму.

Особым видом носителя записи является капроновая или нейлоновая нить, покрытая ферромагнитным слоем или наполненная магнитным порошком.

Достоинство проволочных носителей записи — малая масса и малый объем на единицу времени звучания на один час звучания); недостатки — трудность соединения проволоки при монтаже и обрывах, появление паразитной амплитудной модуляции сигнала из-за скручивания проволоки, неудовлетворительная передача верхних частот, довольно высокая стоимость, сильный износ головок.

Свойства магнитных носителей записи. Магнитные носители записи характеризуют тремя группами параметров: физико-механическими, магнитными, рабочими.

Основные физико-механические свойства: прочность, влагостойкость, термостойкость. Прочность магнитных лент характеризуют механическим усилием, соответствующим порогу текучести относительным удлинением при определенном усилии при растягивающем усилии при растягивающем усилии остаточным удлинением после ударной нагрузки при при При малой прочности приходится увеличивать поперечное сечение носителя, что увеличивает его массу и ухудшает гибкость, т. е. ухудшает прилегание носителя к сердечникам головок. Большая

остаточная дефррмация искажает временной масштаб фонограммы. Техническими условиями на каждый тип ленты устанавливают адгезионную прочность, т. е. прочность к истиранию и разрушению магнитного слоя, требования по влаго- и термостойкости.

Магнитные свойства лент полнее всего характеризуют кривыми намагничивания (см. § 9.4). Но пользование графиками не вполне удобно. Поэтому чаще прибегают к численному определению магнитных свойств лент. На предельной петле гистерезиса выделяют три характерных точки (см. рис. 9.26): Расстояние от А до горизонтальной оси характеризует намагниченность насыщения отрезок максимальную остаточную намагниченность отрезок коэрцитивную силу Типичные величины этих трех параметров: Отношение называют коэффициентом прямоугольности гамма-окисла железа и феррита кобальта двуокиси хрома и чистого железа

ЭДС, наводимая движущейся магнитной фонограммой в обмотке головки воспроизведения, зависит от скорости движения ленты, частоты записанных колебаний остаточного потока ленты. Магнитный поток при равномерной намагниченности

где магнитная проницаемость вакуума, коэффициент прямоугольности, намагниченность частиц (доменов), площадь поперечного сечения магнитного слоя (при ширине дорожки записи и толщине рабочего слоя коэффициент объемного заполнения (он показывает, какую часть объема рабочего слоя занимает ферромагнитное вещество).

Для увеличения продольной плотности записи следует уменьшать толщину рабочего слоя а для увеличения поперечной плотности — уменьшать ширину дорожки Но при уменьшении и уменьшается следовательно, Чтобы скомпенсировать это уменьшение, необходимо выбирать материалы с большими гамма-окисла железа и феррита кобальта двуокиси хрома чистого порошкового железа металлического слоя железа близки к единице, Поэтому предпочтительнее использовать рабочий слой на основе двуокиси хрома и чистого железа. Широкому распространению металлизированных магнитных лент пока препятствует недостаточно разработанная технология, которая затрудняет получение достаточно длинных отрезков лент со стабильными параметрами.

Рабочими параметрами являются: относительная чувствительность, неравномерность чувствительности по длине ленты, относительная АЧХ, отношение коэффициент третьей гармоники, относительный уровень копир-эффекта, относительный уровень стирания. Относительная чувствительность — отношение остаточных магнитных потоков Испытуемой и типовой магнитных лент. Ее обычно выражают в единицах уровня. Неравномерность чувствительности определяют в пределах рулона ленты. Обычно она не превышает Относительную АЧХ выражают как разность между АЧХ испытуемой и типовой лент на частоте при определенной скорости. У современных .лент эта разность достигает Отношение выражают через отношение максимального напряжения воспроизводимого сигнала к напряжению шума ленты, намагниченной постоянным полем. Оно составляет Коэффициент третьей гармоники современных лент — относительный уровень копирэффекта — относительный уровень стирания

Обозначения типов лент. В СССР по принято пятиэлементное обозначение типа ленты.

1. Буквенный индекс, обозначающий основное или предпочтительное назначение ленты: А — звукозапись, видеозапись, В — вычислительная техника.

2. Цифровое обозначение материала основы (от до 9), например, 2 — диацетатцеллюлоза (вторичный ацетат целлюлозы), 3 — триацетат целлюлозы, 4 — полиэтилентерефталат (лавсан) и т.д.

3. Цифровое обозначение общей номинальной толщины (от до 9).

(см. скан)

4. Двузначное число, обозначающее номер заводской технологической разработки (от до 99).

5. Число, следующее после перечисленных элементов через черточку (дефис) и округленно выражающее ширину ленты в миллиметрах.

После пятого элемента иногда следует дополнительный буквенный индекс, уточняющий назначение ленты: перфорированная лента (для синхронной записи звука при киносъемках), лента для звукового вещания, лента для бытовых целей и т.д.

Таблица 9.18. (см. скан) Параметры магнитных лент

Пример.

Тип ленты означает: лента для звукозаписи основа — полиэтилентерефталат (4), общая толщина порядковый номер разработки — третий ширина ленты для бытовых магнитофонов

Основные размеры магнитных лент. Общие требования к размерам магнитных лент установлены Ширина лент профессионального назначения составляет по дюйма соответственно) 4 Общая толщина лент шириной установлена для остальных стандартизованы три толщины: В бытовых катушечных магнитофонах применяют ленту шириной и толщиной , в кассетных шириной и толщиной

Параметры некоторых типов лент приведены в табл. 9.18 и 9.19.

Перфорированные магнитные ленты для синхронной звукозаписи в кинематографе и телевидении изготавливают согласно шириной и толщиной не более на полиэтилентерефталатной основе и не более на основе из других материалов. Ленты шириной имеют одностороннюю перфорацию, шириной двустороннюю. Расположение дорожек на ленте шириной показано на рис. 9.34, а, б, в, г. ГОСТ 9492-60 стандартизует перфорированные киноленты с нанесенными со стороны основы магнитными дорожками (рис. 9.34, д, е, ж, з). В кинофильмах с магнитной фонограммой звук опережает изображение либо запаздывает по отношению к нему, чтобы имелась возможность разместить блок магнитных головок ниже или выше блока оптической проекции, где лента движется прерывисто. Сдвиг магнитной фонограммы по отношению к изображению указан ниже:

Хранение магнитных лент. Магнитные ленты хранят на сердечниках, катушках или в кассетах. Неперфорированные ленты шириной для профессиональных магнитофонов держат намотанными на сердечниках

Таблица 9.19. (см. скан) Электроакустические параметры магнитных лент шириной при скорости 19,05 см/с

Таблица 9.20. (см. скан) Длина магнитной ленты в катушках

диаметром 100 или или на катушках типа Более широкие магнитные ленты для профессиональных магнитофонов хранят на катушках типа II и сердечниках диаметром Ленты шириной для бытовых магнитофонов хранят на катушках типа Ориентировочные длины лент на катушках типа I и II указаны в табл. 9.20. Перфорированные магнитные ленты хранят на сердечниках по ГОСТ 3917-64. Рулон содержит ленты.

Магнитные ленты шириной хранят в кассетах по ГОСТ 20494-75. Кассеты содержат по ленты толщиной и обеспечивают при скорости 4,76 см/с -минутную запись (с переворачиванием кассеты). Кассеты с лентой толщиной соответственно обеспечивают длительность записи

Катушку или сердечник с рулоном ленты надо хранить в полиэтиленовом мешочке и картонной коробке, поставленной вертикально.

Ленты надо оберегать от сырости, прямого действия солнечного света и сильного нагрева, от действия полей рассеяния силовых трансформаторов электродвигателей, магнитных полей микрофонов и громкоговорителей. Нормальными климатическими условиями считают температуры и относительную влажность воздуха Нежелательно натяжение ленты с силой более при толщине более при толщине и более при толщине Нормальное контактное давление ленты на сердечники головок — примерно При меньшем давлении увеличиваются волновые потери на верхних частотах.

Измерительные магнитные ленты. Ленты служат для проверки и регулирования каналов воспроизведения магнитофонов. Они содержат фонограммы измерительных сигналов.

Обозначение измерительных лент шириной предназначенных для проверки и регулирования профессиональных стационарных и репортерских магнитофонов, по имеет следующие элементы:

1. Сокращенное название ленты — ЛИМ (лента измерительная магнитная).

2. Цифру, обозначающую количество дорожек: 1 — для проверки одноканальных монофонических магнитофонов, 2 — для проверки двухканальных стереофонических магнитофонов.

3. Буквенное обозначение проверяемого параметра: У — для проверки выходного уровня, для проверки и установки угла наклона рабочих зазоров магнитных головок, В — для проверки правильности установки магнитных головок по высоте, для проверки АЧХ, Д—для измерения коэффициента детонации и колебаний скорости, для измерения переходного затухания между каналами (относительного уровня проникания из одного канала в другой).

4. Одну или две цифры, обозначающие округленное значение скорости .

Ленты для проверки уровня содержат запись опорной частоты 1000 Гц для скоростей 38,1 и 19,75 см/с и частоты 315 Гц для скорости 9,53 см/с с номинальным уровнем записи, принимаемом за Номинальный уровень записи связывают с величиной остаточного магнитного потока фонограммы на ширины дорожки записи. Это позволяет задавать уровень записи независимо от ширины дорожки. Для лент номинальный уровень записи соответствует остаточному магнитному потоку для ленты для стереофонических записей на всех скоростях — При таких уровнях записи коэффициент третьей гармоники не превышает Длительность записи в ЛИМ1 - не менее 1 мин. В ЛИМ2 запись сначала содержится по первой дорожке длительностью 10 с, затем на второй дорожке (10 с) и затем на обеих дорожках (1 мин).

Для катушечных бытовых магнитофонов номинальный уровень записи на частоте 400 Гц соответствует для кассетных —

При воспроизведении сигналограммы с записью синусоидального измерительного сигнала частоты 1000, 315 или 400 Гц

Рис. 9.34. Расположение магнитных дорожек 1—6 на перфорированной магнитной ленте шириной на киноленте шириной

соответстбенно усиление канала воспроизведения регулируют таким образбм, чтобы выходное напряжение равнялось номинальному для данного типа магнитофона. После этого снимают измерительную ленту, устанавливают используемую ленту и осуществляют запись синусоидального сигнала соответствующей частоты. Затем, не изменяя усиление канала воспроизведения, подбирают ток записи таким образом, чтобы выходное напряжение при воспроизведении записываемого сигнала оказалось равным номинальному.

Измерительные ленты для проверки и установки угла наклона рабочих зазоров магнитных головок монофонических магнитофонов содержат двухдорожечную противофазную запись с чередующимися через 1 с дополнительными сдвигами по фазе сигналограммы одной из дорожек относительно другой в сторону опережения или отставания. Общая длительность записи — не менее 3 мин. Частота измерительного сигнала на ленте Гц, на ленте Гц, на ленте Гц. При правильно установленной головке спад уровня при воспроизведении лент по сравнению с воспроизведением лент составит

Измерительные ленты для проверки положения головок стереофонических магнитофонов по высоте содержат запись частоты 1000 Гц с номинальным уровнем по дорожке, расположенной по середине ленты, шириной Длительность записи 1 мин. При правильной установке головки напряжения, получаемые на выходе обоих каналов, должны быть равны.

Параметры измерительных лент для проверки АЧХ каналов воспроизведения магнитофонов приведены в табл. 9.21.

Ленты для измерения коэффициента детонации содержат запись частоты 3150 Гц и уровнем записи — для скоростей 38,1 и 19,05 см/с и для скорости 9,53 см/с. Длительность записи — не менее 10 мин. Собственное значение коэффициента детонации измерительных лент не превышает соответственно а коэффициента

Таблица 9.21. (см. скан) Параметры измерительных лент для проверки АЧХ

колебаний скорости , что не менее чем в три раза меньше, чем у лучших серийно выпускаемых магнитофонов.

Ленты для измерения переходного затухания между каналами (относительного уровня проникания из одного канала в другой) содержат поочередную запись по первой и второй дорожкам частот 63, 1000 и 10 000 Гц с уровнем — Длительность записи на каждой частоте — 10 с. Разница уровней дорожек с записью и без нее — не менее

Измерительные ленты для бытовых магнитофонов (ленты измерительные любительские) изготавливают по техническим требованиям, изложенным в Полное обозначение лент, кроме аббревиатуры и букв содержит еще ряд цифр. Цифра перед аббревиатурой обозначает ширину дорожки в миллиметрах (округленно), а после нее — условное обозначение расположения дорожек записи. Методика использования лент в принципе не отличается от методики использования лент

Некоторое различие имеется лишь в оценке детонации. При измерении детонации профессиональных магнитофонов используют детонометр, соответствующий требованиям В детонометре демодулированный сигнал поступает на фильтр, АЧХ которого отображает чувствительность слуха к частотной модуляции звука, происходящей с разной частотой (рис. 9.35). Таким образом, коэффициент детонации — коэффициент паразитной частотной модуляции звука — измеряют с учетом свойств слуха. При измерении коэффициента паразитной частотной модуляции с помощью лент взвешивающий фильтр не включают. Коэффициент паразитной частотной модуляции части для скоростей 19,05; 9.53 и 4,76 равен соответственно ±0,06, ±0,1 и ±0,15 %.

Для проверки и регулирования аппаратов магнитной записи и воспроизведения фонограмм применяют ленты (лента измерительная магнитная звуковая) двух типов: многочастотную для проверки и регулирования номинального уровня на выходе канала воспроизведения, регулирования угла наклона рабочего зазора головки воспроизведения и проверки и регулирования АЧХ канала воспроизведения и для измерения коэффициента детонации и коэффициента колебаний скорости.

Лента содержит три части.

1. Запись синусоидального сигнала частоты 400 Гц при величине остаточного магнитного потока длительностью 80 с.

2. Запись синусоидального сигнала частоты 12 500 Гц с уровнем — относительно номинального. Угол между магнитным штрихом, и направлением движения ленты составляет

3. Запись синусоидальных сигналов с частотами 400, 12 500, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 6300, 8000, 10 000, 12 500, 16 000 Гц и уровнем ниже номинального.

Рис. 9.35. Амплитудно-частотная характеристика детонометра

Лента содержит запись синусоидального сигнала частоты 3150 Гц и уровнем ниже номинального на опорной частоте 400 Гц. Запись произведена на аппарате с коэффициентом детонации т. е. в три раза меньше, чем у лучших профессиональных стационарных аппаратов.

Ленты содержат однодорожечную запись по на скорости 45,6 см/с и используются для настройки однодорожечных аппаратов. Для проверки и регулирования многодорожечных аппаратов используют ленту, на которой испытательный сигнал записан на дорожке шириной занимающей всю ширину ленты между перфорациями.