2021-10-20 17:12:49

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物理理论
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磁记录是利用磁的性质进行信息的记录的方式。在存储和使用的时候通过特殊的方法进行信息的输入和读出,从而达到存储信息和读出信息的目的。

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基本信息

  • 中文名称

    磁记录

  • 物理学科

    磁学、电学

折叠 编辑本段 磁的性质

铁棒和钢棒本来不能吸引钢铁,当磁铁靠近它或与它接触时,它便有了吸引钢铁的性质,也就是被磁化了。软铁磁化后,磁性很容易消失,称为软磁性材料。而钢铁等物质在磁化后,磁性能够保持,称为硬磁性材料。硬磁性材料可做成永磁体,还可以用来记录信息。

录音机的磁带上就附有一层硬磁性材料制成的小颗粒。

折叠 编辑本段 指标

随着技术的不断进步,磁记录与人们的关系越来越密切。录音带,录像带,电脑中的磁盘,打电话的磁卡,银行的信用卡,还有磁卡式车票等,都是用磁来记录信息的。磁记录技术提高的工作效率,给生活带来了很大方便。

利用磁记录录音时,声音先转变成强弱变化的电流,这样的电流通过录音磁头,产生了强弱变化的磁场。磁带划过磁头时,磁带上的小颗粒被强弱不同的磁化,于是记录了一连串有关磁性变化的信息。放音时,磁带贴着放音磁头运动,磁性强弱变化的磁带使放音磁头中产生变化的感应电流,电流经放大后使扬声器发生,便"读"出了录音带中记录的信息。

磁记录的最主要的指标是记录密度,即单位面积记录的信息量。记录材料的发展史可以说是记录密度不断提高的历史。磁记录通常分为4类:颗粒介质,薄膜介质,具有软磁层的介质,图文介质。根据磁记录介质的磁化方向将磁记录模式分为3类:其一是纵向(水平和面内)磁记录。在这种模式下,介质的磁化方向与磁盘平面及磁头的运动方向平行;其二是垂直磁记录,这时介质的磁化方向与磁盘表面(或介质的表面)垂直;其三是横向磁记录。介质的磁化方向在磁盘平面内与磁头的运动方向垂直(磁化方向与介质运动方向垂直)。3种磁记录方式中,纵向磁记录目前应用最广,特别是高密度磁记录普遍是通过纵向磁记录模式实现的,但由于高密度记录对介质的自退磁效应的升高,使得纵向磁记录模式进一步提高记录密度相当困难。而垂直磁记录为提高磁记录密度提供了出路。垂直磁记录模式不仅可以克服上述所说的自退磁效应,而且对磁记录介质中的磁层厚度的要求比较宽松。垂直磁记录比纵向磁记录要求更多的不同种类的磁头。不管记录模式如何,记录系统中都包括以下几个基本单元:存储介质、换能器、介质或磁头的驱动系统以及匹配的电子线路。

折叠 编辑本段 原理

将各种信息转换为随时间变化的电信号,再将它转换为磁记录介质的磁化强度随空间变化的过程称为磁记录,将其逆过程称为再生(重现)过程。这种记录和重现的过程及其原理如图所示:

将输入的非电信息Si(t)(声音、像点、数码等)经过一定的非电-电转换装置(1),转换为随时间作相应变化的电流I(t);再把电流I(t)通过记录磁头(2)的线圈,使记录磁头的缝隙处产生与输入信息相应变化的磁场H(t);于是紧靠磁头缝隙并以恒定速度v运动的磁记录介质便受到缝隙磁场H(t)的作用,而产生磁记录过程及其原理示意图磁记录过程及其原理示意图相应的磁化强度M(x),于是,将随时间变化的磁场H(t)转换为按空间变化的磁化强度分布M(x),从而完成了磁记录过程(3);磁带离开记录磁头时,由于自退磁作用,磁化强度略有降低,但仍保存着与输入信息Si(t)相应的剩余磁化强度分布M┡(x)。这就是将输入信息记录和存储到磁记录介质的过程。当需要把记录和存储的信息从磁记录介质(磁带)作非破坏性取出(重现)时,则需经过与上述过程相反的过程,即将存储有信息的磁带以与记录时相同的速度通过重放磁头(4)的缝隙,这时磁记录介质中的剩余磁化强度M┡(x)产生的外露磁场在重放磁头中感生相应的磁通量变化Ф(t),而使绕在这磁头上的线圈中感生微弱的交变电压V(t);再将V(t)通过放大和电-非电转换装置(5),就可得到同输入信息Si(t)相应的输出信息So(t)。这就是将记录存储在磁记录介质中的信息重放和输出(读出)的过程。磁记录介质在重放过程中仍保留着它所存储的信息,所以是一种非破坏性的读出。如要清除磁记录介质中存储的信息,只要将磁带通过清除磁头,使其受到这磁头产生的高频磁场的作用而退磁后,就可将存储的信息清除,使磁记录介质回到退磁状态。

折叠 编辑本段 记录方式

按照信息记录的方式,磁记录可以分为连续的模拟式记录(如录音和录像)和分立的数字式记录(如计算机记录数字)两种。上面是按模拟式工作方式介绍磁记录原理的。磁记录同其他记录方法相比较具有这样一些特点:记录和存储的密度高,容量大,速度较快,可多次使用(非破坏性),无易失性,抗干扰性强,使用寿命长,也无显著的"疲乏"、老化和变性现象,还可一步记录(不需其他处理)和实时重放,成本较低,维护简单。这些都使磁记录适宜于大量的生产和应用。

折叠 编辑本段 材料

磁记录中应用的磁性材料主要有两类:①磁记录介质。是以其磁化状态作为记录和存储信息的材料,属于永(硬)磁材料;②磁头材料。是以磁头的磁-电转换功能对磁记录介质输入和输出信息的材料,属于软磁材料。

现在正在研究或已经使用的磁记录介质材料主要有铁氧体和金属磁性材料或者从形态上分有颗粒型和薄膜型2大类.

一种利用电和磁的方法将可转换为电信号的信息输入、记录和存储于强磁性介质内,并又能从其中取出和重现该信息的过程。此种信息可以是声音、图像、数字或其他可转换为电信号的信息,故磁记录技术可应用于录音、录像、记录数字和其他信息等。最早的磁录音开始于19世纪末,到20世纪40年代磁录音技术才逐渐成熟,有了较广的实际应用。50年代以后磁记录又应用到电子计算机和电视技术,以及人造卫星和宇宙飞船的信息记录和传送,应用领域不断扩大。

折叠 编辑本段 要求

折叠 记录介质

一般说来,对于磁记录介质的主要要求是:适当高的矫顽力Hc,以提高存储信息的密度和抗干扰性;高的饱和磁化强度4πMs,以提高输出信息强度;高的剩磁比Mr/Ms(Mr为剩余磁化强度),以提高信息记录效率和减小自退磁效应;陡直的磁滞回线,以提高记存信息分辨率;低的磁性温度系数和老化效应,以提高稳定性;对于垂直磁记录材料,还需要高的垂直膜面的单轴磁各向异性ku(见磁各向异性)。目前可采用的磁记录介质可以分为三类:铁氧体和其他强磁氧化物微粉;强磁金属微粉;强磁金属薄膜。目前大量应用的是γ-Fe2O3或以其为基的磁粉,正在研制或开始试用的还有CrO2磁粉、及以Ni和Co为基的合金薄膜介质。

折叠 磁头材料

对于磁头材料的主要要求是:高的磁导率μ,以提高磁头的灵敏度和效率;高的饱和磁化强度4πMs,以提高磁头缝隙的磁场和防止极尖磁饱和;低的矫顽力Hc,以降低磁头的损耗和噪声;低的剩余磁化强度Mr,以易于清除不需要的磁迹和降低噪声;高的电阻率ρ,以降低磁头损耗,改善频率响应特性;高的磁导率截止频率fc(即磁导率显著下降的频率),以提高磁记录频率上限,有利于高频高速磁记录;高的硬度和力学强度,以提高耐磨性能和使用寿命,降低脱粒噪声。目前采用的磁头材料有两大类:铁氧体磁头材料和金属磁头材料。前者应用最多的是Mn-Zn系铁氧体,有热压和热静压的高密度多晶材料和布里奇曼法生长的高均匀性的单晶材料;后者应用较多的有Fe-Si-Al系和Fe-Ni-Nb系等高硬度软磁合金材料。

折叠 编辑本段 参考书目

李荫远、李国栋编:《铁氧体物理学》,修订版,科学出版社,北京,1978。 戴礼智编著:《磁记录基础知识》,科学出版社,北京,1980。 刘克哲编:《磁记录物理》,山东科学技术出版社,济南,1979。 C.D.Mee, The Physics of Magnetic Recording, North-Holland, Amsterdam, 1964. C.E.Lowman, Magnetic Recording,McGraw-Hill,New York,1972.

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