Среда, 17.10.2018, 00:42
Вы вошли как Гость | Группа "Гости" | RSS
Главная  |  Мой профиль |  Выход  Пользовательское соглашение | Правило публикации материалов  | 
Железо

 

Меню сайта

Реклама

Навигация
Технология металлов
и других конструкционных материалов
Черный хлеб металлургии
Защита нефтяных резервуаров от коррозии
Конструкция железнодорожного пути
и его содержание
Путь в космос
Метеоритные кратеры на Земле
В мире застывших звуков
Рентгенотехника
Наука и техника
Термодинамика
Ручная ковка
Юмор

Реклама

Форма входа

Статистика сайта
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Сегодня были:



Главная » Статьи » В мире застывших звуков

Самый маленький магнит (3 часть)

 Нелинейность динамической характеристики в начале координат создает условия для возникновения биений между высокочастотным подмагничиванием и высшими гармониками низкочастотных колебаний. Биения (разностные тона) особенно заметны при записи верхних звуковых частот и зависят от выбора частоты тока высокочастотного подмагничивания. Они проявляются в том, что при плавном изменении частоты сигнала в записи прослушиваются свисты, причем это явление носит периодический характер: частота свистов сперва возрастает, потом падает до нуля и снова возрастает. Частота свистов равна нулю при частотах записи, равных 1/n частоты высокочастотного подмагничивания, где n - целые числа (n = 1, 2, 3, 4 и т. д.). Когда, например, частота тока высокочастотного подмагничивания равна 60000 Гц, нулевые биения появятся при частотах 15000, 12000, 10000, 7500 Гц и т. д. Чем выше порядковый номер n, тем слабее прослушиваются свисты. Поэтому частоту тока высокочастотного подмагничивания желательно выбирать по возможности большей, по крайней мере в пять раз выше наибольшей частоты записываемого низкочастотного сигнала. 

 Выбор тока высокочастотного подмагничивания весьма существен для получения магнитной записи звука (фонограммы) высокого качества, ибо от его величины зависят почти все показатели результирующей магнитной записи. Рассказывая о магнитной ленте, мы определили как оптимальный такой ток высокочастотного подмагничивания, при котором носитель записи для заданного полезного сигнала и при заданных условиях записи обладает наибольшей чувствительностью. Однако чувствительность носителя записи не является единственным критерием для оценки режима записи. Ранее мы также упоминали, что величина тока высокочастотного подмагничивания влияет на частотную характеристику записи и гармонические искажения. Поэтому на практике обычно приходится устанавливать ток высокочастотного подмагничивания, отличающийся от оптимального, но при котором все эти параметры находятся в пределах нормы. Такой ток высокочастотного подмагничивания называют номинальным. Он, являясь компромиссным, характерен для конкретной модели магнитофона и данного типа магнитной ленты, на работу с которой рассчитана эта модель. В частном случае номинальный ток высокочастотного подмагничивания может быть равен оптимальному. Чтобы получить достаточную намагниченность носителя записи на нижних и средних звуковых частотах при небольшой величине коэффициента гармонических искажений и записи широкого спектра звуковых частот, ток высокочастотного подмагничивания устанавливают при достаточно большой длине волны записи (практически на частоте 1000 Гц). При правильном выборе величины высокочастотного подмагничивания частотная характеристика носителя записи наиболее линейна. Отклонение величины тока высокочастотного подмагничивания незначительно сказывается на остаточном магнитном потоке в ленте при записи нижних и средних звуковых частот, но резко влияет на величину остаточного магнитного потока при записи верхних звуковых частот. Например, увеличение тока высокочастотного подмагничивания на 20% сверх оптимального значения приводит к уменьшению остаточного магнитного потока в ленте на частоте 10 000 Гц почти в два раза. Наоборот, уменьшение тока высокочастотного подмагничивания на те же 20% приводит к увеличению остаточного магнитного потока в ленте также почти в два раза.

 Нельзя не отметить и того факта, что высокочастотное подмагничивание оказывает стабилизирующее действие на остаточную намагниченность носителя записи, то есть на фонограмму. При малой величине тока высокочастотного подмагничивания уровень записи фонограммы оказывается недостаточным, неустойчивым и при каждом воспроизведении заметно ослабевает. Запись с большим током высокочастотного подмагничивания, наоборот, весьма устойчива и допускает большое число воспроизведений без заметного ослабления уровня записи. 

 Мы рассмотрели с вами физические процессы, происходящие при магнитной записи звука. Но вы уже знаете, что записать звук - это только половина дела; звук еще надо воспроизвести. Поэтому, продолжая наш рассказ, мы рассмотрим физические процессы, происходящие при воспроизведении звука с магнитной фонограммы. 

 При воспроизведении сделанной нами записи магнитная лента должна равномерно двигаться мимо рабочего зазора воспроизводящей магнитной головки и с той же скоростью, с которой была произведена запись звука. При этом остаточный магнитный поток носителя записи замыкается через сердечник магнитной головки и индуктирует в обмотке магнитной головки электродвижущую силу, прямо пропорциональную частоте записанного звука, числу витков в обмотке и остаточному магнитному потоку носителя записи. 

 Для дальнейшего рассмотрения процесса воспроизведения звука с магнитной фонограммы допустим, что магнитная фонограмма имеет на всех частотах интересующего нас диапазона звуковых частот неизменный (одинаковый) остаточный магнитный поток, а в качестве воспроизводящей используется идеальная магнитная головка. В этом случае в силу действия закона электромагнитной индукции в обмотке воспроизводящей магнитной головки будет индуктироваться электродвижущая сила, причем с изменением частоты на каждую октаву величина этой электродвижущей силы будет возрастать на 6 дБ (в два раза). Говоря другими словами, характеристика электродвижущей силы идеальной воспроизводящей магнитной головки изобразится прямой линией с крутизной 6 дБ на октаву. Следовательно, при увеличении частоты в два раза электродвижущая сила воспроизводящей магнитной головки также удваивается. Характеристика идеальной воспроизводящей магнитной головки показана на рисунке пунктиром. 


Рис. 20. Так выглядит характеристика э.д.с. идеальной (пунктирная линия) и реальной (сплошная линия) воспроизводящих магнитных головок

 В реальной магнитной головке воспроизведения всегда возникают потери, и ее характеристика резко отличается от характеристики идеальной воспроизводящей магнитной головки. В воспроизводящей магнитной головке возникают частотные потери (потери в сердечнике головки) и так называемые щелевые потери, определяемые размерами рабочего зазора магнитной головки. Кроме того, на характеристику электродвижущей силы воспроизводящей магнитной головки влияет неплотное прилегание магнитной ленты к головке (контактные потери), саморазмагничивание магнитной ленты (слойные потери) и потери при записи, в силу которых невозможно записать все частоты звукового диапазона так, чтобы получить одинаковую величину остаточного магнитного потока фонограммы. Все это приводит к тому, что характеристика электродвижущей силы реальной воспроизводящей магнитной головки совпадает с характеристикой идеальной магнитной головки только на нижних звуковых частотах, а затем отклоняется от нее и, дойдя до максимума в районе средних звуковых частот, начинает круто спадать. Характеристика реальной воспроизводящей магнитной головки показана на том же рисунке сплошной линией. 

 Рассмотрим, в чем сущность отдельных видов потерь и как они влияют на характеристику электродвижущей силы воспроизводящей магнитной головки. 

 Частотные потери воспроизводящей магнитной головки возникают в сердечнике из-за увеличения магнитного сопротивления материала с повышением частоты воспроизводимого сигнала и из-за потерь на вихревые токи в металлических диамагнитных прокладках рабочих зазоров. В силу этих потерь электродвижущая сила воспроизведения на верхних звуковых частотах ослабевает. 

 Основным видом потерь при воспроизведении магнитной фонограммы являются щелевые потери. Они проявляются в том, что по мере уменьшения длины волны записи электродвижущая сила воспроизводящей магнитной головки понижается и, когда длина волны записи станет равной эффективной ширине рабочего зазора, электродвижущая сила воспроизводящей магнитной головки станет равна нулю. Причина этого явления, надеемся, вам понятна. Ведь когда длина волны записи становится равной эффективной ширине рабочего зазора, на краях рабочего зазора располагаются одноименные магнитные полюсы и магнитный поток через сердечник магнитной головки не проходит. Для магнитных головок заводского изготовления эффективная ширина рабочего зазора обычно бывает равной 1,2 геометрического размера диамагнитной прокладки в сердечнике. Пользуясь специальной формулой, можно рассчитать щелевые потери для каждой частоты и определить так называемый первый минимум магнитной головки, то есть частоту, при которой электродвижущая сила воспроизводящей магнитной головки равна нулю. Знание частоты первого минимума воспроизводящей магнитной головки очень важно для правильного ее использования, ибо считается возможным скомпенсировать щелевые потери вплоть до частоты, в два раза меньшей частоты первого минимума. Проиллюстрируем это примером. Большинство универсальных магнитных головок, используемых в бытовых магнитофонах, имеют геометрическую ширину рабочего зазора, равную 3 мкм. Тогда эффективная ширина рабочего зазора магнитной головки будет порядка 3 х 1,2 = 3,6 мкм. Следовательно, электродвижущая сила воспроизведения такой магнитной головки станет равной нулю в том случае, когда длина волны записи будет равна 3,6 мкм. При скорости движения магнитной ленты 9,53 см/с такой длине волны записи будет соответствовать частота около 26500 Гц. Принимая во внимание, что скомпенсировать щелевые потери можно вплоть до частоты, в два раза меньшей, чем частота первого минимума, верхняя граница рабочего диапазона частот магнитофона должна лежать в районе 13 000 Гц. Именно такой (12 500 Гц) является верхняя граница рабочего диапазона частот для бытовых магнитофонов второго класса. 


Рис. 21. При перекосе рабочего зазора магнитной головки b на угол а эффективный рабочий зазор становится равным b'.

 Потери от непараллельности рабочих зазоров записывающей и воспроизводящей магнитных головок по характеру схожи со щелевыми. При регулировке магнитофона рабочие зазоры магнитных головок устанавливают перпендикулярно направлению движения магнитной ленты. Относительный перекос рабочих зазоров магнитных головок также приводит к ослаблению усиления на верхних звуковых частотах рабочего диапазона частот, и это ослабление будет тем больше, чем шире дорожка записи и меньше скорость движения магнитной ленты. Чтобы понять причину ослабления усиления на верхних звуковых частотах, взгляните на рис. 21, где в несколько утрированном виде показан перекос рабочего зазора магнитной головки. Из этого рисунка ясно, что перекос рабочего зазора магнитной головки эквивалентен увеличению его эффективной ширины и, как следствие, эквивалентен понижению частоты первого минимума. В качестве примера сообщим, что для двухдорожечной записи и скорости движения магнитной ленты 9,53 см/с перекос рабочего зазора магнитной головки на угол всего 5 минут вызывает на частоте 10000 Гц ослабление усиления на 2 дБ. Именно 5 минут - это тот максимальный угол перекоса рабочего зазора магнитной головки, который допустим при регулировке магнитофона, рассчитанного на двухдорожечную запись и воспроизведение звука. Для четырехдорожечного магнитофона допустим угол перекоса рабочего зазора магнитной головки не более 8 минут, вызывающий тот же уровень ослабления усиления для частоты 10 000 Гц.

 Перекос рабочего зазора магнитной головки оказывает большое влияние на так называемую совместимость записей. Под совместимостью записей понимают, что запись, сделанная на одном магнитофоне при определенной скорости движения магнитной ленты, должна воспроизводиться с тем же качеством на другом магнитофоне, имеющем ту же скорость движения магнитной ленты. Для каждого в отдельности магнитофона перекос рабочего зазора универсальной магнитной головки (или соответственно зазоров записывающей и воспроизводящей магнитных головок) на определенный угол не имеет решающего значения. Представьте себе, что в вашем магнитофоне рабочий зазор универсальной магнитной головки перекошен на угол в 3 минуты. Следовательно, сделанная на этом магнитофоне запись будет иметь перекос магнитного штриха в 3 минуты. При воспроизведении на этом же магнитофоне сделанной ранее записи потерь от перекоса рабочего зазора магнитной головки не будет, так как положение универсальной магнитной головки осталось неизменным и магнитные штрихи как при записи, так и при воспроизведении сделанной записи совпадут. Другое дело, когда запись, сделанная на одном магнитофоне, воспроизводится на другом магнитофоне. Ведь в другом магнитофоне универсальная магнитная головка также может иметь перекос рабочего зазора, да еще в противоположную от перпендикулярного положения сторону. Тогда общий угол перекоса рабочего зазора суммируется и может вызвать ослабление усиления на верхних звуковых частотах более 3 дБ. А такое ослабление усиления наше ухо замечает отчетливо. Вот почему рекомендуют при перезаписи с одного магнитофона на другой в качестве воспроизводящего использовать только тот магнитофон, на котором была сделана запись, подлежащая перезаписи. Придерживаясь этого правила, вы всегда будете гарантированы от возможного ухудшения качества при перезаписи интересующей вас фонограммы. 

 Так как конструирование магнитофона всегда производится с учетом конкретного типа магнитной головки, частотные и щелевые потери которых известны (конечно, без учета потерь на перекос рабочего зазора), то для их компенсации в электрическую схему усилителя воспроизведения вводят так называемую коррекцию частотной характеристики. Благодаря этому частотная характеристика тракта воспроизведения приближается к прямолинейной, имея небольшое ослабление усиления на крайних частотах рабочего диапазона частот, что абсолютно не сказывается на качестве воспроизведения разнообразных программ и не отражается на работе магнитофона в целом. 

 Контактные потери возникают из-за неплотного прилегания магнитной ленты к головке воспроизведения. Причиной этого могут быть загрязнение рабочей поверхности магнитной головки при оседании на ней пыли или ферромагнитного порошка, плохой прижим магнитной ленты к головке, недостаточное натяжение магнитной ленты при неисправности лентопротяжного механизма и, наконец, сама магнитная лента, которая в результате длительного использования или неправильного хранения вытянулась или покоробилась (стала корытообразной). Контактные потери оказывают большое влияние на воспроизведение верхних звуковых частот. Например, неплотность прилегания магнитной ленты к воспроизводящей головке всего в 2 мкм приводит к ослаблению усиления на частоте 10000 Гц при скорости движения магнитной ленты 9,53 см/с почти на 11 дБ (более чем в три раза). К контактным потерям относят и плохое воспроизведение верхних звуковых частот магнитными лентами с ярко выраженной шероховатой поверхностью. 


Рис. 22. Структурная схема трактов магнитной записи и воспроизведения звука и частотные характеристики отдельных их звеньев.

 Зная теперь физические процессы, происходящие при магнитной записи звука и его воспроизведении, давайте рассмотрим, какие преобразования претерпевает звуковой сигнал от момента его воздействия на микрофон и до воспроизведения звука громкоговорителем. Естественно, что вместо микрофона может быть и любой другой источник звукового напряжения. Но суть дела от этого не меняется. Преобразования звукового сигнала условно показаны на рис. 22. 

 Для получения на выходе магнитофона звука, являющегося точной копией записываемого, то есть без частотных искажений, необходимо так построить электрический тракт магнитофона (канал записи и канал воспроизведения), чтобы в итоге магнитной записи и воспроизведения звука обеспечивалась бы линейная характеристика тракта. Для этого, очевидно, нужно скомпенсировать все частотные искажения, возникающие в процессе магнитной записи звука и при его воспроизведении. 

 Мы предположили, что в качестве источника звукового напряжения используется микрофон М, частотная характеристика которого по электрическому напряжению (конечно, с учетом воздействующего на него звукового давления) прямолинейна во всем рабочем диапазоне частот. Следовательно, на вход магнитофона будет поступать напряжение U вх, одинаковое на всех частотах рабочего диапазона частот. Однако записывающая магнитная головка (ГЗ) имеет в основном индуктивное сопротивление, которое с повышением частоты увеличивается. Кроме этого, по мере повышения частоты магнитный поток в ленте будет ослабевать из-за действия тока высокочастотного подмагничивания и возникновения эффекта саморазмагничивания. Чтобы скомпенсировать эти потери и обеспечить в записывающей магнитной головке неизменный ток записи во всем рабочем диапазоне частот, в усилитель записи (УЗ) вводят частотные предыскажения, имеющие целью увеличить на верхних звуковых частотах напряжение записи U з, подводимое к записывающей магнитной головке. Но беспредельно увеличивать частотные предыскажения нельзя. Поэтому получающийся в результате магнитной записи остаточный магнитный поток в носителе записи (магнитной ленте) Ф все же будет иметь некоторый спад на верхних частотах рабочего диапазона частот.

 Электродвижущая сила воспроизводящей магнитной головки Ев неравномерна и сильно зависит от длины волны записи, причем общая неравномерность электродвижущей силы в рабочем диапазоне частот, например, при скорости движения магнитной ленты 9,53 см/с может достигать 20 дБ, или, говоря иначе, разница в величине электродвижущей силы воспроизводящей магнитной головки в зависимости от частоты может достигать десяти раз. Чтобы скомпенсировать эту неравномерность электродвижущей силы воспроизводящей магнитной головки, в усилитель воспроизведения УВ вводят коррекцию частотной характеристики К, учитывающую и ослабление остаточного магнитного потока в носителе записи на верхних звуковых частотах. В этом случае напряжение на выходе магнитофона U вых, будет одинаковым во всем рабочем диапазоне воспроизводимых звуковых частот, то есть будет линейным и повторит входное напряжение, а громкоговоритель Гр, подключенный к выходу усилителя воспроизведения, воспроизведет точно такой же звук, который был произнесен перед микрофоном во время записи. 

 Таков схематичный процесс магнитной записи и воспроизведения звука. Надеемся, что вам теперь стали понятными все те физические явления, которые при этом происходят. И когда вам придется производить запись звука или его воспроизведение, вы, думаем, отнесетесь к этому процессу с полным пониманием дела, а потому добьетесь наилучшего качества. Чтобы помочь вам в этом, мы переходим к описанию устройства и работы магнитофона как такового.




Статьи по теме:
Категория: В мире застывших звуков | Добавил: Talabas07 (07.03.2015)
Просмотров: 1288 | Теги: магнит | Рейтинг: 0.0/0


Ags-metalgroup © 2018