磁帶記錄儀

磁帶記錄儀taperecorder

利用磁性材料的剩磁效應將被測量記錄在磁帶上的記錄儀表。用於記錄交變電量信號或電量的瞬態變化過程。

結構和原理

磁帶記錄儀由磁頭、磁帶和傳動機構組成。磁頭又由帶有氣隙的環形軟磁鐵心和繞於其上的線圈組成。磁帶表面塗有一層均勻的磁粉。當磁帶記錄信號時,傳動機構使磁帶按一定的線速度在記錄磁頭上平移。當記錄磁頭線圈中有電流通過時,鐵心中產生與電流成比例的磁通,而在鐵心空隙端通過的磁帶上的磁粉被磁化。磁帶離開磁頭後,磁帶上即留有與信號成比例的剩餘磁化強度,從而使記錄的信號能長久保存在磁帶上。重放時,磁帶上的磁信號通過重放磁頭還原成電信號。磁帶上的信號可用高頻去磁法抹去,使磁帶能多次使用。改變磁帶的移動速度可壓縮或延長時間軸,即可以快錄、慢放,或者慢錄、快放,便於分析快速瞬態過程或慢速長時間的過程。重放時可配上筆式記錄儀光線示波器繪製曲線,也可配上數據處理裝置進行分析、處理。多磁軌的磁頭或裝有多個磁頭的多通道磁帶記錄儀,可同時對多個變數進行記錄,最多可有上百個信號通道。

分類

磁帶記錄儀按工作原理分為直接式和調頻式兩種。直接式磁帶記錄儀(見圖)對輸入電壓信號不進行波形變換,信號經放大後記錄在磁帶上。磁帶記錄儀由於磁化場強H 和磁性材料的剩磁Br之間不是線性關係,只有中間一段是線性區,因此要在輸入電壓信號上疊加一個振幅恆定的高頻信號(稱為偏磁信號),使被記錄的信號始終處在Br-H 特性曲線的線性區,從而消除了重放信號的畸變。調頻式磁帶記錄儀與直接式類似,只是輸入的電壓信號先由調製器轉換成與之對應的頻率信號,然後進入記錄磁頭。重放時,由解調器將來自磁帶的頻率信號轉換成與輸入信號對應的電壓信號。此種記錄方式的優點是線性度較好。

性能

直接式磁帶記錄儀的可記信號頻率高達 2兆赫,用於記錄高頻變化過程。但低頻回響性能差,記錄50赫以下的信號有困難。調頻式磁帶記錄儀可記錄低頻甚至直流過程,工作頻率一般在0~200千赫左右;記錄準確度比較高,誤差最小為±0.1%。所以調頻式是廣泛採用的一種記錄方式。磁帶記錄儀的輸入阻抗較高,一般在幾十千歐以上,可用於記錄電壓信號,或者記錄壓力、應力、應變、位移、振幅、速度、加速度、轉速、心電、腦電、聲等隨時間變化的過程。

磁記錄是電子技術的一個重要分支,它可用於錄音、錄象、計算機外存、模擬數據記錄等方面。所謂磁記錄,就是靠磁場的變化將信號存貯在磁介質上。模擬磁帶記錄儀是採用磁帶作為存貯介質的模擬數據記錄器,為與錄音機相區別,也稱儀用記錄器。它主要用於各種模擬信號的記錄、貯存並重放。模擬磁帶記錄儀與一般錄音機的不同點為:1.記錄信號的頻率範圍從直流到甚至比音頻更高的頻率。2.有較好的重現性和較高的記錄精度。3.有多種磁帶速度。4.通道數多。廣義而言,照相、印表機、筆式記錄儀、光線示波器、X-Y記錄儀等都是記錄設備。

如圖所示,磁帶記錄儀主要由三部分組成。第一部分是放大器,包括記錄放大器和重放放大器。前者將輸入信號放大,並變換為最適於記錄的形式供給記錄磁頭;後者將重放磁頭檢測到的信號進行放大和變換,然後輸出。第二部分是磁頭,包括記錄磁頭與重放磁頭。前者將電信號轉換為磁帶的磁化狀態,實現電-磁轉換;而後者把磁帶的磁化狀態變換為電信號,實現磁-電轉換。第三部分是磁帶傳動機構,它保證磁帶以一定的運動速度進行記錄或重放。

磁帶記錄儀的構成與工作原理

磁帶是一種堅韌的塑膠薄帶,一面塗有磁性材料,通常用適當的黏合劑把氧化鐵粉末粘到塑膠帶上。
磁頭是一個環形鐵芯,其上繞有線圈。在它與磁帶附屬檔案的前端面有一很窄的縫隙,一般為幾微米,稱為工作間隙。
當信號電流通過記錄磁頭的線圈時,鐵芯中產生隨信號電流而變化的磁通,由於工作間隙的磁阻較高,大部分磁力線便經磁帶上的磁性塗層回到另一磁極而構成閉合迴路。磁極下面的那段磁帶上所通過的磁通的大小和方向隨瞬時電流而變。當磁帶以一定的速度離開磁極時,磁帶上剩餘的磁化圖像就反映了輸入信號的情況。
重放過程是記錄的相反過程。重放磁頭與記錄磁頭結構上完全相同。當被磁化的磁帶經過重放磁頭時,因磁頭鐵芯的磁阻很小,所以磁帶中的磁感應線將經過鐵芯形成迴路,與磁頭線圈交鏈耦合。因為磁帶相對於磁頭等速移動,故磁化區域與磁頭相對位置就隨時間而變化,這樣通過磁頭鐵芯內的磁通也發生變化。
為了改善重放放大器的輸出特性,往往採用等化電路,即將重放放大器的幅頻特性設計成隨頻率的增加而成正比減小,從而使總的幅頻特性趨於平坦。
磁帶存儲的信息可以消除,消除的方法是利用磁頭通人高頻大電流,此電流產生的磁場使磁帶向某一方向磁化到飽和狀態,然後又向相反方向磁化,多次反覆,最後磁帶上的所有磁疇磁化方向變成完全無規則狀態,即巨觀上不再呈磁性。

配圖

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