磁性材料和磁化现象
1.磁化的基本知识 (1)磁化现象。
磁性材料:自然界中的某些物质,当受到外界磁场作用后,会暂时或永久地具有较明显的磁性,我们称这样的物质为磁性材料,如铁、钴、镍及一些合金等都是磁性材料。
磁化现象:原来没有磁性的磁性材料,在外磁场作用下带上磁性的现象称为磁化现象。
磁化过程示意图:
(2)磁化曲线与磁滞回线。
决定磁性材料磁化的因素有两个:1)外加磁场的强弱,即磁场强度(H);2)磁性材料内部的磁畴在磁化后整齐排列的程度,即磁感应强度(B)。 磁化曲线是表示磁性材料在磁化过程中磁场强度(H)和磁感应强度(B)之间的关系曲线,又称为B–H曲线。  1)初始磁化曲线:
Oa‘段:起始非线性区;  a‘a“段:线性工作区:  a“a段:饱和区。
2)磁滞回线:(交变磁场作用时的磁化曲线)
Brm:最大剩磁;  Hc:矫顽磁力 。
2.磁性材料的种类
根据磁性材料的剩磁(Br)和矫顽力(Hc)的大小不同,可分为软磁性材料和硬磁性材料两种。 (1)软磁性材料。
剩磁和矫顽力很小,磁滞回线狭窄,磁滞损耗小,磁导率高,易于磁化和去磁。如:纯铁、硅钢、坡莫合金、锰锌铁氧体等。适用于电—磁转换,如变压器、电机和磁头的磁芯等。 (2)硬磁性材料。
剩磁和矫顽力很大,磁滞回线较宽,磁滞损耗很大,若要再去磁,必须加入很大的反向磁场。如:三氧化二铁(Fe2O3)、二氧化铬(CrO2)和铁钴合金(FeCo)等。适用于存储信号的场合。
3.磁带录音过程
(1)磁头采用软磁材料,磁带采用硬磁材料; (2)磁带紧贴着磁头均速移动;
(3)声音可以经过话筒转变为电信号,经放大器后,送入磁头线圈,在磁头的缝隙周围便会产生与声音变化相对应的磁场,这时磁带以一定速度紧靠着磁头移动,磁带便会被磁化,由于磁带采用硬磁性材料制成,因此磁带上留下了很大的剩磁,从而把磁信号记录下来。实现了电信号与磁信号的转换。
4.磁带放音过程
磁带放音过程是录音的逆过程。
(1)磁带紧贴着磁头均速移动时,磁头铁芯中就会有磁通穿过(该磁通的大小会随着磁带上的磁信号的内容发生变化),磁带上记录的磁信号就通过磁头线圈转换为电信号。
(2)磁头输出的电信号再经电路放大,最后由扬声器将电信号还原成声音。 磁带放音过程示意图:
偏磁录音原理 1.录音中的失真
(1)直接用信号磁场来磁化磁带会造成很严重的失真 。
(2)磁带上剩磁信号的失真主要是因为磁化曲线的非线性造成的(起始部分和接近饱和点部分)。
(3)要减少磁带上磁迹信号的失真,必须采用偏磁的方法,使录音信号的磁化过程工作在剩磁曲线的线性部分。
(4)偏磁分为直流偏磁和交流偏磁两种形式。  无偏磁录音时的非线性失真如图所示
2.直流偏磁录音
(1)直流偏磁录音是指在录音过程中,将录音信号电流与一个大小合适的直流电流相叠加后再输送到录音磁头线圈中。
(2)该直流电流使磁头缝隙产生一个附加磁场,从而使磁化过程工作在剩磁曲线的线性部分,避开其非线性部分,以达到减小磁带上磁迹波形失真的目的。 (3)直流偏磁的优点是电路简单,调整方便,但是存在着噪声大、动态范围小等缺点 。
3.交流偏磁录音
(1)交流偏磁录音是指在录音过程中,将录音信号电流与一个超音频(录音信号最高频率的3~8倍)振荡电流相叠加后再一起送入录音磁头线圈中。 (2)音频信号与超音频偏磁信号叠加后产生的综合信号,其超音频部分工作在剩磁曲线的非线性区域,使得超音频信号发生畸变,但综合信号的上、下两个包络却工作在剩磁曲线正、负两侧的线性区域内,因此信号包络不会产生失真,使音频信号不会产生畸变。
(3)交流偏磁录音的优点:信号的动态范围大;磁带的背景噪声低;失真小。 所以交流偏磁法被广泛应用于中、高档录音座中。
抹音原理
抹音是指将磁带原有的剩磁信号抹去。抹音的方式有两种。
1.直流抹音
直流抹音是给抹音磁头线圈加入一个较大的直流电流,使抹音头产生一个稳定、单方向的磁场。当录有信号的磁带经过抹音磁头时,在强大的直流磁场作用下,磁带上剩磁全部达到饱和,使原来强弱不同的磁迹变成最大剩磁,从而使原录音信号消失。
直流抹音是一种饱和抹音方式,只用在低档录音机中。  2.交流抹音
交流抹音是利用超音频交变磁场来抹音。它是给抹音磁头线圈送入一个超音频振荡电流,在磁芯缝隙处产生与之相对应的交流磁场,磁带经过抹音磁头时,将被这个交变磁场反复磁化几十次,这样当磁带离开磁头缝隙时,随着磁头缝隙处磁场强度分布的减小,磁带上的剩磁也逐渐减小到零,从而达到消磁的目的。交流抹音后,磁带上的剩磁全部被消除。   交流抹音广泛应用于中高挡录音座。