Особенности магнитной записи звука. Магнитный гистерезис.

[shurik_pronkin]

Магнитная запись и воспроизведение звука в первую очередь характеризуется магнитными гистерезисами магнитного слоя ленты, головки записи и воспроизведения. Чтобы понять, что такое магнитный гистерезис, нужно обратиться к аналогии. Например, если кондиционер включить на поддержание температуры в холодном помещении не выше 20 градусов с порогом срабатывания 3 градуса, тогда терморегулятор кондиционера будет работать по такому простому алгоритму:

1. Включить нагреватель и перейти к пункту 2.
2. Если температура 20 градусов, то отключить нагреватель и перейти к пункту 3.
3. Если температура 17 градусов, то включить нагреватель и перейти к пункту 2.



В данной аналогии порог срабатывания и есть гистерезис, то есть, диапазон задержки, запаздывания срабатывания терморегулятора.

В кондиционерной аналогии гистерезис имеет "цифровую" дискретную, прерывистую природу, в то время как магнитный гистерезис является недискретным, непрерывным и помимо диапазона запаздывания имеет еще "память", "историю": если поднести постоянный магнит к магнитно-твердому материалу, например, стальному стержню, то стержень намагнитится и сам начнет примагничивать к себе магнитно-твердые предметы, то есть, стальной стержень как бы "запомнит" намагниченность. Эту "запомненную" стальным стержнем намагниченность можно "стереть", то есть, размагнитить обратным полюсом того постоянного магнита, которым стержень был изначально намагничен.

Но если вместо стального стержня будет сердечник из трансформаторной стали, а вместо постоянного магнита - катушка надетая на сердечник, через которую идет переменный ток, тогда переменным будет и магнитное поле возникшее вокруг катушки, и оно будет меняется аналогично изменению тока, а вот намагничивание\размагничивание = перемагничивание сердечника будет происходит с задержкой, которую можно изобразить графиком гистерезиса:



Когда величина переменного тока достигает нуля, намагниченность сердечника из-за остаточой намагниченности сохраняется и до нуля не падает - точка МR на графике. Однако, когда сила тока увеличивается в сторону отрицательных значений, то нарастающее отрицательное магнитное поле катушки размагничивает сердечник до нуля - точка НС (коэрцитивная сила) и далее перемагничивает его всё более нарастающим отрицательным полем до насыщения - точка MS в области отрицательных чисел (нижняя часть графика), после чего намагниченность сердечника уже не увеличивается, хотя ток продолжает расти. Когда ток достиг максимума и начинает менять полярность, то цикл повторяется но в области положительных значений (верхняя часть графика). Площадь образовавшейся петли гистерезиса показывает энергетические потери на каждом цикле перемагничивания сердечника: чем меньше эта площадь, тем эффективнее сердечник. Получается, что гистерезис сердечника выступает в качестве своеобразного накопителя магнитной энергии, "аккумулятора" намагниченности. В дросселе он резко улучшает фильтрацию, в трансформаторе обеспечивает передачу энергии во вторичные обмотки, а в головке записи\воспроизведения обеспечивает магнитную напряженность в рабочем зазоре.

Но так как из-за магнитного гистерезиса изменения тока в катушке записывающей\воспроизводящей головки неидентичны изменениям намагниченности сердечника, то это неотвратимо приводит к искажениям звукового сигнала как при записи на ленту, так и при воспроизведения с нее. Кстати, у ленты вдобавок кo всему еще и свой нехилый гистерезис:



Синим обведена форма тока в катушке. Красным обведена форма намагниченности.

Чтобы записать сигнал без таких сильных искажений, необходимо гистерезис сделать более линейным и для этого применяется высокочастотное подмагничивание рабочего слоя магнитной ленты, когда по обмотке записывающей головки одновременно с током записываемого сигнала пропускается синусоидальный ток высокой частоты. В этом случае зависимость остаточной намагниченности рабочего слоя ленты от магнитного поля головки приближается к линейной и запись производится практически без искажений.

[vcv10]

shurik_pronkin,
Спасибо!!!