Характеристики различных типов лент в компакт-кассетах

Качество записи и воспроизведение любого звукозаписывающего аппарата значительно зависит от магнитной ленты.

Совершенствование магнитных лент осуществляется в основном улучшением свойств материалов магнитного слоя, улучшением физико-механических параметров и внедрением прогрессивных технологических методов производства.

В бытовой звукозаписи используют две разновидности магнитных лент — шириной 6,3 мм для катушечных и шириной 3,81 мм для кассетных магнитофонов. Катушечные ленты рассчитаны на скорость записи — воспроизведения 19,05 и 9,53 см/с, кассетные на — 4,75 см/с.

Стандартом ГОСТ 23963-86 предусмотрены простые и наглядные условные обозначения для бытовых магнитных лент — исключены элементы, указывающие назначение ленты, материал основы. Все современные ленты имеют полиэтилентерефталатную (лавсановую) основу.

В соответствии с рекомендациями магнитные ленты для компакт-кассет подразделяются на четыре типа в зависимости от требуемых значений оптимального тока высокочастотного подмагничивания (ВЧП) и коррекции АЧХ магнитофона:

I — ленты с рабочим слоем из оксида железа с коэрцитивной силой примерно 25 кА/м;

II — ленты с рабочим слоем из диоксида хрома (Сг02) с коэрцитивной силой 38 кА/м;

III — ленты с двумя рабочими слоями: слой с оксидом железа слой с диоксидом хрома (FeCr),

IV — ленты с рабочим с. тем из металлического порошка железа (Metal) с коэрцитивной силой 80 кА/м.

Приведенная классификация условна, для каждого типа указан рабочий слой лишь типичный для данной группы лент. Однако в реальности уже существуют разновидности лент с оксидом железа, модифицированным кобальтом, а также ленты с двумя рабочими слоями, относящиеся к типу II, и ленты с двумя рабочими слоями, относящиеся к типу I. Например, под маркой II фирма TDK (Япония) и некоторые другие фирмы производят «хромоподобные» магнитные ленты с рабочим слоем из порошка гамма-окиси железа, модифицированного кобальтом. Такие ленты характеризуются большей отдачей на высших частотах, требуют меньшего (на 2…3 дБ) тока подмагничивания, чем ленты на двуокиси хрома, что позволяет использовать массовые пермаллоевые головки, не опасаясь насыщения их магнитопровода.

Следует отдельно остановиться на лентах типа IV. Благодаря высоким качественным показателям «металлических» лент выражение «высокая верность» стало применимым к кассетной звукозаписи уже без каких-либо дополнительных оговорок.

Чтобы лучше понять, какие преимущества дает использование таких лент, рассмотрим процесс магнитной записи. Важнейшие магнитные свойства ленты можно определить по кривым намагничивания рабочего слоя ленты. Эти характеристики имеют вид петель гистерезиса. Когда напряженность магнитного поля возрастает в положительном направлении, магнитная индукция также возрастает, причем сначала довольно резко, затем кривая намагничивания становится все более пологой и, наконец, достигает области, в которой дальнейшее увеличение напряженности поля практически не вызывает увеличения индукции в мате риште. Наступает магнитное насыщение. При уменьшении напряженности намагничивающего поля индукция тоже начинаем уменьшаться, когда спадает до нуля, материал остается намагниченным. Остаточная индукция является самой важной характеристикой магнитного материала ленты. Чем выше этот показатель, тем больше будет максимальный остаточный магнитный поток ленты и, следовательно, больше, при прочих равных условиях, максимально достижимое отношение сигнал-шум.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что «металлическая» лента способна обеспечить двукратный выигрыш в уровне записанного сигнала по сравнению с «хромдиоксидной» и «ферроксидной» лентами. Повышенная остаточная магнитная индукция металлического порошка позволяет с большей свободой варьировать толщину рабочего слоя ленты, добиваясь оптимального сочетания высокого остаточного уровня записи с расширенным частотным диапазоном. В связи с большой коэрцитивной силой «металлических» лент предъявляются более жесткие требования к материалам для магнитных головок. При процессе стирания установлено, что амплитуда поля в зазоре стирающей головки должна приблизительно в 3 раза превышать напряженность насыщения. Поэтому для полного выявления преимуществ высокоэрцитивной «металлической» ленты требуются как стирающие, так и записывающие магнитные головки из материалов с повышенной индукцией насыщения. Естественно, эти головки дают прекрасные результаты и на обычных лентах.

Следует отметить, что фонограммы с «металлической» ленты можно воспроизводить на магнитофонах с обычными головками, так как специфические требования к этим лентам возникают только в процессе записи. При этом не потребуется даже переключения цепи коррекции, так как постоянные времени частотной характеристики остаточного магнитного потока для «металлической» ленты установлены такими же, как и для «хромдиоксидной».

Магнитные ленты типа I обеспечивают выполнение записи и воспроизведение фонограмм при соответствующей коррекции АЧХ с верхней граничной частотой 14000 Гц, тип II — 18000 Гц, тип III и тип IV — 20000 Гц.

Промышленностью для катушечных магнитофонов выпускаются так называемые долгоиграющие ленты, а для кассетных — тройные (по сравнению с нормальной) ленты. Последние обеспечивают длительность записи и воспроизведения для нормализованной компакт-кассеты в течение 60 мин. Готовятся к выпуску четырехкратные магнитные ленты, обеспечивающие продолжительность работы 90 мин.

Качество записи и воспроизведения в значительной степени зависят от электроакустических параметров магнитных лент. Основными из них являются: относительная чувствительность и ее максимальный уровень, отношение сигнал-шум, отношение сигнал-эхо, стираемость.

Очень важны значения тока оптимального подмагничивания для магнитных лент каждого конкретного типа, так как оно во многом определяет возможность получения высококачественной записи при работе с конкретным типом магнитофона.

Напомним, что чувствительность ленты характеризуется степенью ее намагниченности. которая определяется как отношение остаточного магнитного потока к низкочастотному полю головки, создаваемому током записи, т. е. чем выше чувствительность ленты, тем меньшим коэффициентом усиления может обладать усилитель.

Относительная чувствительность ленты — отношение чувствительности испытуемой ленты к чувствительности первичной типовой ленты.

Первичные типовые ленты — это наиболее оптимальные по свойствам партии магнитных лент, выпускаемые ведущими фирма ми-изготовителями. Они являются как бы эталоном, с которым сравнивают параметры испытуемых лент при их оценке. Периодически эти ленты обновляют, чтобы они соответствовал и уровню магнитофонов.

Неравномерность чувствительности характеризуется колебаниями чувствительности по длине ленты и, как правило, имеет случайный характер в основном из-за неравномерности толщины рабочего слоя ленты и концентрации в нем порошка. Увеличение неравномерности чувствительности может быть вызвано пылью, образовавшимися продуктами износа ленты и магнитопроводов магнитных головок на поверхности рабочего слоя ленты. Нелинейные искажения, вносимые магнитной лентой, являются основной частью суммарных нелинейных искажений, возникающих в канале магнитной записи. Определяются они нечетными гармониками, причем основную роль играет третья гармоника, поэтому практически нелинейные искажения ленты оцениваются по этой гармонике и иногда называются гармоническими. Нелинейные искажения зависят от магнитных свойств рабочего слоя ленты: они тем меньше, чем больше остаточная намагниченность. «Металлические» ленты обладают наименьшими искажениями, и коэффициенты гармоники

Максимальный уровень записи позволяет судить о перегрузочной способности ленты. Предельный уровень записи характеризует перегрузочную способность ленты на высоких частотах. Максимальный уровень на опорной частоте определяют как отношение уровня, соответствующего Кз=3 %, к номинальному уровню {250 нВб/м). Предельный уровень на частоте 10 кГц определяют так же, как отношение максимального уровня к номинальному уровню без учета нелинейных искажений.

Качество записи в значительной мере зависит от величины шума ленты. Чем больше отношение сигнал-шум, тем большим динамическим диапазоном обладает запись, тем ближе она к реальному звучанию.

Относительный уровень шума паузы определяют при воспроизведении как отношение напряжения шума паузы ленты к напряжению, соответствующему номинальному уровню записи. Шум паузы — это шум ленты, которая была размагничена головкой стирания и подвергнута воздействию магнитного поля ВЧП головки записи, т.е. это шум, который воспроизводится в паузе, например, между записанными на ленте словами или музыкальными произведениями. Измеряют или пиковые значения напряжения шума (профессиональная звукотехника), или эффективные значения (бытовая звукотехника) с соответствующим фильтром.

Относительный уровень шума намагниченной ленты служит для оценки так называемого модуляционного шума-помехи, который сопровождает записанный сигнал и растет с увеличением его амплитуды. Модуляционный шум, т.е. шум намагниченной ленты, происходит из-за неравномерности внутренней структуры рабочего слоя ленты и колебаний скорости ее движения. Он характеризуется возникновением модуляционных «шумовых» полос, которые при воспроизведении прослушиваются как шорохи в записанном звуке.

Отношение сигнал-эхо характеризует влияние паразитной намагниченности соседних витков рулона друг на друга (копирэффект —  этот параметр зависит от магнитных свойств ленты, ее обшей толщины и толщины рабочего слоя.

От магнитных свойств ленты зависит и стираемость. При повторном использовании ленты старая запись должна быть ослаблена не менее чем на 70 дБ. Этот параметр измеряют, стирая сигнал частотой 1000 Гц, записанный током записи (без тока подмагничивания), равным току записи максимального уровня на опорной частоте.

Прочностные характеристики магнитной ленты — предел прочности, предел текучести, относительное удлинение — почти целиком определяются ее основой, т.е. магнитной ленты и отдельно взятой ее основы эти характеристики практически одинаковы. Лавсановая основа, как правило, обеспечивает необходимые для них прочностные характеристики.

К физико-механическим характеристикам кроме прочностных относятся сабельность и коробление ленты. Сабельность определяется степенью отклонения отрезка ленты длиной 1 м, свободно уложенного на плоскую поверхность, от прямой линии, а коробление — степенью деформации поверхности ленты.

Сабельность и коробление — это виды деформации магнитных лент, возникающие из-за неправильной резки, сушки или намотки их в процессе производства, а также нарушения условий хранения. Следствием этих деформаций является плохое прилегание ленты к магнитной головке, что приводит к дефектам при записи и воспроизведении фонограммы. Значения сабельности и коробления определяются стандартом.

Очень важны такие физические параметры, как нагрузка, соответствующая пределу текучести, относительное и остаточное удлинение под нагрузкой и после ее снятия, работа ударного разрыва. Для лент на лавсановой основе характерны высокая динамическая прочность (большая работа ударного разрыва) и небольшие значения удлинения ленты под нагрузкой и после ее снятия.

Тем не менее тонкие ленты чувствительны к повышенным нагрузкам, вызывающим остаточное удлинение (увеличение длины ленты), что ухудшает верность воспроизведения фонограмм.

Одной из физико-механических характеристик является абразивность. В состав рабочего стоя ленты входит магнитный порошок, который и служит носителем информации. Магнитный порошок занимает около 40 % объема рабочего слоя {остальные 60 % приходятся на связующие вещества). Частички магнитных порошков обладают высокой механической твердостью, обусловливая определенное абразивное действие ленты, которое проявляется как истирание магнитных головок, вызывающее расширение рабочего зазора и ухудшение передачи высоких частот. У магнитных лент старых выпусков абразивность была относительно большой, у современных лент ее удалось существенно снизить. Это достигнуто введением в рабочий слой смазывающих добавок, применением порошков со сглаженной поверхностью частиц, образованием на поверхности частиц тончайших слоев органических веществ, усовершенствованием процесса каландрирования ленты и другими мерами. Каландрированием называют процесс прокатки ленты между сильно прижимаемыми друг к другу нагретыми полированными валами на завершающей стадии ее изготовления. В результате этих мер и применения новых более твердых материалов для изготовления магнитных головок долговечность последних перестала ограничивать долговечность аппаратуры бытовой магнитной записи.