Процесс намагничения магнитной ленты полем головки

Магнитное состояние ферромагнитного материала определяется историей воздействия на него внешних полей. Поскольку эти поля случайны и неизвестны, намагничение носителя к моменту использования его для записи также неизвестно. Таким образом, перед записью носитель следует привести в некоторое исходное состояние, которое не зависит от ранее действовавших полей. Таких состояний может быть два: 1) намагничение до насыщения, когда остаточная индукция в носителе достигает предельного значения; 2) полное размагничение, при котором остаточная индукция в материале отсутствует. Второе состояние получают, воздействуя на носитель переменным полем с амплитудой, достаточной для приведения материала носителя в состояние насыщения с последующим медленным уменьшением амплитуды поля до нуля. Состояния

1) и 2) поясняются на рис. 6.22 с помощью известной кривой гистерезисного намагничения.

Идеализированная предельная петля гистерезиса магнитотвердого материала имеет прямоугольный характер (рис. 6.23). Если материал находится в состоянии предельного намагничения то для перевода его в состояние требуется приложить поле Если такой материал проходит через поле рассеяния головки, то только те частицы его, которые попадут в зону поля пеоемагнитятся до а остальные сохранят прежнее состояние Напомним, что величина зависит от ориентации игольчатых зерен; для намагничения вдоль длины требуется меньшее значение поля Н. Поскольку зерна ориентированы преимущественно в направлении вдоль ленты, то можно считать, что на них воздействует только поле (рис. 6.20). Таким образом, идеализируя картину, примем, что условие намагничения состоит в том, что

Зоны равных значений около весьма узкого зазора имеют вид окружностей, касающихся плоскости полюсов (рис. 6.24). Диаметр окружности для данного значения пропорционален току, возбуждающему поле в ярме головки Таким образом, если намагниченный до носитель проходит скользя по поверхности полюсов и на короткий момент времени в головку подается ток I, то в носителе образуется цилиндрическая зона продольного перемагничения с диаметром проникающая на глубину от поверхности носителя. Если ток головки меняется, то меняется и диаметр воны намагничения. Это иллюстрируется рис. 6.24б.

Рис. 6.22. Иллюстрация стирания случайных полей: а — путем намагничения до насыщения; б - путем воздействия переменным полем. Точка 1 — случайное начальное намагничение, 2 — циклы изменения поля старания Н

Рис. 6.23. Идеализированная кривая намагничения магнитотвердого материала

Из рисунка видно, что: а) чтобы симметрично записывались обе полуволны периодов сигнала, необходимо к переменному току сигнала добавлять постоянный ток, создающий смещающее поле; б) по мере повышения частоты тока амплитуда изменения глубины намагничивания при неизменной амплитуде тока падает; в) постоянное смещающее поле имеет некоторое оптимальное значение такое, что оно создает намагничивание примерно

до половины глубины слоя. Тогла возможна запись с наибольшим размахом по глубине.

В реальном носителе зона намагничения не будет столь резко очерчена, так как: во-первых, кривая гистерезиса не идеально прямоугольная; во-вторых, намагниченные зерна взаимодействуют между собой, уменьшая остаточное намагничение зерен, близких к границе, разделяющей противоположные направления намагниченности; в третьих, неидеально одноосное распределение зерен и наличие вертикальной компоненты поля головки усложняют картину распределения намагниченности. Тем не менее описанная элементарная модель цилиндрических зон намагничения позволяет

Рис. 6.24. (см. скан) Зоны продольного намагничения идеального магнитотвердого носителя: а — зона поля ; б - намагничение движущейся ленты при длинноволновой записи; в — искажение формы коротковолновых сигналов при большой амплитуде тока записи. Пунктирная огибающая приближенно передает форму записанного сигнала

сделать много полезных заключений и объяснить некоторые свойства остаточного потока записи на магнитном носителе. Описанный процесс записи с предварительным доведением носителя до насыщения и последующей записью при наложении дополнительного постоянного поля носит название записи с подмагничиванием постоянным полем.

Рис. 6.25. Расположение зон намагничения при высокочастотном добавочном поле

Наиболее широкое «распространение для записи звуковых программ получил другой способ — запись с высокочастотным (ультразвуковым) подмагничивающим полем. В этом случае носитель предварительно размагничивается, а в головку записи подается сумма тока сигнала с высокочастотным током, частота которого в несколько раз выше верхней частоты диапазона сигнала. Элементарная картина расположения зон намагничения носителя в этом случае представлена на рис. 6.25. При считывании такой записи в местах, где сигнал отсутствует и зоны противоположного намагничения ультразвуковым полем смещения одинаковы по величине, средний поток рассеяния, охватываемый воспроизводящей головкой, из-за взаимной компенсации потоков соседних зон будет равен нулю. При появлении сигнала зоны противоположного намагничения перестают быть равными — появляются потоки рассеяния, которые затем считываются воспроизводящей головкой. С помощью этой модели можно качественно показать, что должна существовать некоторая оптимальная амплитуда подмагничивающего поля, при которой нелинейные искажения сигнала минимальны и запись возможна до некоторой наибольшей амплитуды сигнала при данной толщине магнитного слоя носителя.

Для более общего объяснения процесса записи с ультразвуковым смещающим полем используют модель, основанную на процессе безгистерезисного намагничения. Безгистерезисным намагничением называется процесс, при котором намагничиваемый материал помещается в постоянное поле на которое дополнительно накладывается сильное переменное поле постепенно

ослабляющееся до нуля. Кривая остаточного намагничения после снятия также и постоянного поля, в зависимости от величины этого постоянного поля, представлена на рис. 6.26. Ее особенность — большая крутизна и практически линейная зависимость между и начиная от нулевых значений При безгистерезисном намагничении крутизна растет с амплитудой переменного подмагничивающего ноля.

При прохождении носителя через зону поля рассеяния головки с ультразвуковым смещающим полем процесс намагничения схож с безгистерезисным, так как при сбегании элемента носителя с головки амплитуда переменного поля постепенно уменьшается. Однако между процессом идеального безгистерезисного намагничения и намагничения магнитного носителя, проходящего мимо головки, имеется различие, состоящее в том, что вместо постоянного поля здесь действует поле сигнала, также убывающее при выходе носителя из зоны записи. Характеристики такого процесса записи, носящего название квазибезгистерезисного процесса намагничения, схожи с характеристиками идеального безгистерезисного процесса лишь до некоторого максимального значения выше которого начинает спадать.

Запись с помощью высокочастотного подмагничения позволяет уменьшить остаточное случайное поле в носителе по сравнению с записью с постоянным смещением и тем самым уменьшить шумы носителя при воспроизведении.

Рис. 6.26. Безгистерезисное намагничение: а — ход процесса намагничения: А — состояние после снятая переменного тюля, Б - кончательное состояние после снятия обоих полей; б - зависимость при безгистерезисном намагничении; в — при квазибезгистерезисном намагничении — увеличение ведет к снижению