磁化原理

红灯记

图示：

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用电子显微镜观察磁体，发现它的内部有许多称为“磁畴”的小区域。每一个小磁畴就相当于一个具有N、S极的永磁体。在自然的条件下，这些小磁畴是随机分布的，因此它的磁极方向也是随机的。所以相互间抵消，对外不表现磁性。 ' [$ f% O5 y4 Z6 g当有一个含有磁性的磁体靠近它时，空间中传递来的磁场作用于小磁畴；根据异名磁极相互吸引的原理，小磁畴发生定向转动；许多小磁畴都向一个方向时，这块磁体就对外呈现出一定的磁性，这种现象称为“磁化”，所产生的磁场称为“磁化磁场”。 当外磁场进一步增大时，小磁畴也越来越多地朝向外磁场的方向，磁化磁场增强；当小磁畴全部同向时，外磁场即使再加大，磁化磁场也不再变化。这时称为“磁饱和”。 # Q( Z* n0 `0 K7 @$ m3 K2 M2 w4 W" X当外磁场消失时，一部分小磁畴又恢复到随机分布的状态，但仍有一部分保持磁化时的位置，这样，磁体对外仍有一定的磁性，这部分磁性称为“剩磁”。 g/ f% Z8 w* `! v- x5 Z不同的物质剩磁大小是不同的，这与这种物质保留磁性的能力有关。当一种物质的剩磁很大时，它被称为“硬磁物质’；当一种物质的剩磁很小时，它被称为“软磁物质”。 " m( V, L. {- f9 v: q% y已磁化的磁体在受到加热和撞击后，或是由于其它原因，会逐渐失去磁性，这种现象叫“退磁”。

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以上是定性分析一下磁化的过程，下面将以准确的“磁滞回线图”来进一步认识磁化全过程，以便为讲解磁记录原理做准备。 磁滞回线 所谓磁滞回线是使外磁场的强度和方向发生变化，观察磁体磁化磁场的变化与外磁场变化之间的关系，由此绘出一条反映磁体是“如何被磁化？磁化的过程如何?”的曲线，这条曲线与录音、录像的原理有直接关系。 1、图中O点，外磁场强度为0，磁体宏观上也不呈现磁性，磁场强度也为0； 2、外磁场强度上升时，可以看到磁体也出现磁化磁场，从O点到1点是一条弯曲的线，表明磁化磁场与外磁场变化不是线性关系；从1点到2点是条直线，表明磁化磁场与外磁场变化是线性关系，即外磁场增大多少，磁化磁场也按比例增大多少； 3、到了A点，磁体进入磁饱和，此时即使外磁场仍在加大，但磁化磁场已不再变大了； 4、从O点到1、2、A点，这条曲线称为初始磁化曲线，是磁体第一次被磁化时的变化规律： 5、当外磁场减小时，磁化磁场也减小，当外磁场等于0时，磁化磁场却仍有一定的大小，这个纵坐标上的数值就是剩磁值； 6、当外磁场反向后，随着这个反磁场强度的增加，磁化磁场开始减小；当外磁场强度达到C点时，磁化磁场减为0，这表明磁体的剩磁被完全消除。这时所施加的外磁场的大小也就是这种磁体的“矫顽力大小”。这个数值表示这种磁体的抗消磁能力； 7、随着反向磁场强度的增强，磁体又进入反向的磁饱和；接下去反向磁场减弱，磁体又进入反向剩磁点E；随着外磁场方向变回正方向，磁体又经过F点回到A点，完成一个周期的变化。磁滞回线揭示了磁体的磁化特性，为磁记录工作奠定了理论基础。三、磁记录原理无论是录音还是录像，它们的工作目的都是把电信号转化成磁信号。在这个过程中有两个器件参与了工作：磁头和磁带。磁头是把电信号转化成磁场信号的器件；磁带是磁记录载体，它被磁头磁化，形成剩磁。对应上面的例子就是：磁头相当于外磁场，磁带是被磁化的磁体。 1、记录（录音与录像）现代的录音机磁头和录像机磁头内部的结构是一样的，都是由线圈和环形铁芯构成。含有声音和图像信息的电信号由磁头引线送到内部的线圈中：当电流信号通过线圈时，由于电流是波动的，所以会产生磁场的变化，这种磁场变化和电流变化规律是一致的；

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' a) L0 I7 b9 B2 {6 {$ q R# s q* H; |1 l铁芯是由软磁性物质制成的，当线圈中的磁场出现时，就会磁化铁芯。因此铁芯的存在使得磁场加强了，另外铁芯是高导磁的物质——磁体，这样大部分的磁力线就被限制在铁芯中流动； ( H: z( z h8 w5 D& R$ g9 r铁芯的底部开有一个小的缝隙，中间填充有非磁体。这样，磁力线在这里就受到阻碍，当缝隙与磁带相接触时，磁力线就穿入磁带中。由于磁带上的磁粉是硬磁体物质构成，这时它就被磁化，形成剩磁。 + ~4 P3 `2 L }/ p( K o磁带在不断运行，这样，时间上分布的电信号最终转化成磁带空间上分布的剩磁信号，磁记录就实现了。 : v$ h% v/ `8 d% k, ~% b3 g铁芯使用软磁性物质制造，原因是在无信号时磁头不能含有磁性，若已先有磁性，那它也会磁化磁带，形成一种错误的信息．因此，铁芯要选用剩磁很小的软磁体。 ) @) }" ]) X" k1 @, z- i8 O2、重放（放音与放像） ; l1 y! w; c- u; `重放是记录的逆过程，它也是由环形磁头和磁带一起工作。此时的磁带上已有节目信号（剩磁），而磁头任务是要读取它，因此磁头线圈和录音时不一样，不送电信号。 当磁带运行经过磁头的缝隙时，磁带上的剩磁磁场也进入铁芯；随着磁带的运行，剩磁磁场的变化就反映成铁芯中磁场信号的变化；处在变化磁场中的线圈会感应出电流，这样，空间分布的剩磁信号就还原成时间分布的电信号。 , \5 W! Y! f" g3 i从原理上看，同一个磁头既可以完成重放，也可以完成记录，所不同的是给线圈通以信号，还是接收线圈感生的信号。实际上在普通的磁记录重放设备中，记录和重放磁头也是合一的，这种磁头称为“录放磁头”。但是，记录和重放对磁头的特性要求并不相同。重放磁头要求缝隙小一点，以提高拾磁灵敏度；而记录磁头则要求缝隙大些，以增加磁化能力。这个矛盾，对录放磁头来说只能以折衷方式来解决，结果使录放效果都不理想。因此，高质量的录放设备都设了单独的录、放磁头，这就有了所谓三磁头录放系统，即：记录磁头、重放磁头和下面要讲的抹音磁头。 3、抹音 将磁带上的磁信号消除，是为重新记录做准备。它的工作器件也是磁头和磁带，但与录放不一样的地方是，抹音磁头的磁头缝隙比录音、放音磁头要宽很多。 4 a: F: k5 [9 `) G# v; B% C5 D消磁的方法有两种：直流消磁和交流消磁。 & J* I2 S+ Y# @$ B- G1 D直流消磁就是给磁头通以强度大的直流电。这时磁头象一个强磁铁，它可以把磁带上的磁粉全部磁化到饱和。这样，重放这种磁带时，虽有磁场，但是没有磁场的变化，也就无法使线圈产生感生电流。这种消磁方法简单实用，广泛应用于小型的或廉价的录音设备，但最大的缺点是磁带上饱和剩磁会产生较大噪音，直接影响录音效果。 # S) A, l/ d/ k: a; h7 x$ K交流消磁是给磁头通以强度大的高频交变电流。这样，当磁带通过磁头缝隙时，会被交变磁场反复磁化到饱合、退磁、再磁化……重复磁滞回线的过程。当磁带逐渐远离磁头缝隙时，交变磁场的影响越来越弱，磁滞回线也就逐渐收回O点，结果使磁带完全失去磁性。 7 Q. b' M# f) \$ e- d. W5 F. [ u用一个比喻：直流消磁就是用浓重的笔墨把纸完全涂黑以掩盖文字，交流消磁则是用橡皮把文字擦干净，不留痕迹。显然，交流消磁法更优秀。 4、偏磁 * a0 d# y6 Z0 }) x7 t8 P在初始磁化曲线中，最前面的地方是非线性的，也就是磁头施加的磁场变化和磁带磁化的磁场变化规律不成正比，这样就会带来信号的失真。偏磁的作用就在于使记录的信号加一个偏移电压，使它避开非线性的初始磁化曲线部分，只使用1到2的线性磁化部分，这样的录制的信号才不会失真。

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- t' W( U. A$ {+ w " f$ t/ U( e9 N' y 当磁头和磁带接触，产生磁化作用后，就会在磁带上留下剩磁。剩磁在磁带上的分布就是磁迹。它与磁头缝隙的形状、与磁头磁带之间的运动方式有关，用一个比喻是：磁头缝隙象一支笔，磁带和它接触时被磁化，就如同它在磁带上书写，留下的就是磁迹。磁迹对于掌握磁记录的全貌以及理解记录设备的工作有很重要的意义。

8 T5 S" y* X+ z' L+ D6 }图中的磁头含有两个铁芯，两组线圈，因此它有两个磁头缝隙：这种磁头可以分别送入两路信号（如立体声），磁带被它磁化时，就会有两条宽度与磁头缝隙长度相等的磁迹。 依照这个道理，我们可以通过设计磁头缝隙的位置和数量，以及磁头与磁带的相对运动，在磁带上获得不同样式的磁迹，为录音、录像的具体记录服务。 1 \) S1 b8 b, O2 ], s

胡敏强

红灯老师，这个图应该就是指的两轨磁头吧。上下两半左右声道各用一个，单方向走带，磁带只有一面。

红灯记

你说的对，一般讲述磁带录音原理的讲义都是以单向立体声为例子，图中的磁带走动方向画反了，我在外地用手提上网，无法更改，回去后改过来重发这张图。

胡敏强

再请教，如果是四轨原版磁带的话，是否在录音时就用的A1B2A2B1的磁缝隙排列的磁头录制的，那么用来放音和录音的四轨开盘机也应该（实际也只能）是这样排列的磁头吧。

红灯记

批量生产的原版四轨带是四个磁迹一次性复制完成，四轨带母带的制作是先做1、3轨，然后翻过来做2、4轨，其实也就是1、3轨而已，只是方向不同罢了{:soso_e181:}

qy1020

{:soso_e179:}{:soso_e179:}

胡敏强

{:soso_e181:}谢谢，终于搞清楚了，原来是磁缝隙的排列与盒式录音机不同。