录音偏磁的原理基础第一章概述我们工作与生活中大量使用的磁带式录音机它的发明可以追溯到19世纪前它的历史也与19世纪电话机的发展历史密切相联。今日在美国波士顿法院路109号门口钉着一块铜牌上面写着1875年6月2日电话在这里诞生。电话的发明者是贝尔和沃森那幢房子就是他们最初做电话试验并取得成功的地方。图1—1 贝尔获得发明电话专利专利证号码NO174655 约20年后1898年开始出现了磁性录音机。世界上第一台磁性录音机是丹麦人波尔森发明的他的做法是录音时将电磁铁悬挂在钢丝上通以碳粒式送话器传来的音频电流直接用电磁铁按照电流的强弱对钢丝加以磁化。放音时仍用电磁铁取出电流的变化用受话器收听勉强可以听到声音。图1—2 美国专利公报记载的波尔森发明的录音电话机构造1900年这时的录音是没有偏磁的因为当时还没有电子管再生媒介是钢丝剩磁还原的录音音量极小失真大。第二次世界大战刺激了电子、机械工业的发展英国BBC广播电台开始使用的钢带式录音机1935年: 这种录音机的技术参数为钢带钨钢带宽3mm厚0.08mm单盘钢带长度3000m钢带速度150m/s录音时间28分钟偏磁DC方式这是最初出现的直流偏磁方式整个录音机重量约1.1吨这时出现电气录音刚开始时频宽只能达到l00Hz1200Hz动态范围l520dB。与钢丝式录音机使用一样录音前钢带必需先抹声并消磁。到了1940年左右电子管用于录音中的AC交流偏磁录音的频宽已经到了40Hz—8000Hz动态范围提高到25dB。同期内贝尔实验室ArthurKeller所发明的动圈式唱头以钻石和蓝宝石为唱针频率响应居然可从40Hz-12000Hz电子管的应用也使录音机已与电唱机产生分道录音机音质落后于唱机。1940年后磁性录音机技术的有了新的发展特别是抛弃笨重的钢丝向纸基磁带发展德国AEG公司在磁带录音机上首次使用了纸基磁带录音性能也有了很大提高。第二次世界大战结束时赴德国考察的美国技术考察团在德国发现了这种录音机曾对其进步程度感到吃 惊。战后这种纸基磁带录音机技术被美国所继承仅经过23年3M公司就研制出比德国更好的纸基磁带接着又研制出高性能的塑料带基磁带Scotch-111型。随着高质量磁带的出现磁头的研究与生产也日见完善。Ampex等几家公司先后研制出专业用磁带录音机同时生产和出售家用磁带录音机。从三十年代有声电影就已经开使用麦克风录音以电影胶片为载体时管弦乐曲配乐的各声部清晰度比SP唱片好。唱片时代一直努力想达到的目标把频率响应提高到10OOOHz以上却直到二次大战以后才得以实现。英国Decca在1944年春天发表ffrr文章Full FrequercyRangRecording成为第一家完成此目标的公司。原因是在战争中英国海岸警备队使用的水中监听机必须具备1OKHz以上的能力才能录下敌方潜艇马达声Decca的技术主任阿萨.哈替努力下终于开发出完美重放1OKHz高频声音的仪器。五十年代世界各国都在努力提高磁带录音机的质量和增加产量。从日本的情况来看生产录音机的厂家已达几十个年产量约数百万台其中80出口成为世界上生产磁带录音机最多的国家之一。在磁带的生产方面1950年东京通信工业公司现在的索尼公司出售了纸基磁带及磁带录音机有六家公司在磁带产品的数量和质量方面与世界各国的磁带生产厂家展开竞争。1951年中国第一台录音机试制成功。至八十年代深圳市赛格康乐电子有限公司也成为中国第一台国产双卡收录机的诞生地。第二章录音头偏磁的原理许多情况下印刷在的磁带上的 120μS70μS会让我们有个误解只有磁带才需要偏磁磁头是不用偏磁的。而实际上磁头在录音时也需要偏磁以克服磁头产生的失真度。有如功放未级管有交越失真般磁头的铁芯在将线圈中的电流转变成磁场时它的起始点曲线也是非线性的。无论二、
三磁头机所有录放音磁头的偏磁特性规律都具有这种变化趋势。见下图2-1磁头的偏磁特性由图2-1可以看出1如曲线①315Hz的录音磁平录音后的放音输出电平与直流偏磁电流DC的关系保持315Hz的录音电流不变偏磁电流较小时录音回放磁平低当达到某值时录音磁平达到最大值图中此偏磁电流值约160uA此后偏磁再大录音磁平反而变低。原因是磁头已趋饱和。2如曲线②偏磁电流对高音频8kHz的影响从偏磁加大后8KHz录音后的输出电平下降很快即个单个磁头的频响的高音频段变差音频的输出减少得比315Hz快得多。原因新加大的偏磁电流已经发挥直流抹音的效果8K高段声音最容易被抹。3如曲线③偏磁电流与失真度γ的关系偏磁电流在120uA 失真度下得很快但当偏磁电流160uA后失真度不再减少磁头的偏磁特性的选择在一定范围内变化时对315Hz的输出电平影响较小对10KHz高音频的输出电平和失真度影响较大高音频的输出电平下降即频响变差失真度和频响有较大矛盾如何处理好这个矛盾是录音通道偏磁电路设计的重点工作之一第三章消音头消除磁带剩磁的原理消音就是将磁带上记录的剩磁信号消掉。与录音偏磁方式相对应可分为直流消音法和交流消音法。1直流消音直流消音法是给磁带加上一个强直流磁场使录音时的剩磁信号全部被磁化到饱和点以达到消音的目的。实际消音时可使用电磁铁清音磁头或永久磁铁。消音磁头也和录音磁头一样是在有缝隙的铁心上缠绕线圈。当线圈上有较大的直流电流通过并使磁带移动时就会如图所示在铁心缝隙处磁带受到强直流磁场的作用而被磁化到饱和状态因此录音剩磁信号全部达到饱和点。录音磁化信号也就全部被消掉。再放音时磁带经过磁头已经不会产生磁力线变化磁头也无信号输出经过铁心缝隙后磁带上就达到最大剩磁即恒定剩磁。直流消音法是在利用磁滞曲线直线部分在有直流偏磁录音方式的录音机上使用。缺点是仍余留有少量信号还在磁带上。2交流消音. 交流
消音法是给磁带加上一个强交流磁场将磁带上的录音信号消掉。如果以较大的交流电流流过消音磁头并使磁带移动就会如图所示磁带经过铁心缝隙时由于受到强交流磁场的作用而被磁化到饱和状态结果录音信号全部被消掉。此后随着磁带离开铁心缝隙提供给磁带的交流磁场在正负方向上多次反转极性而逐渐减弱描成一条回线最后达到中性点O剩磁变为零也就是磁带完全被消磁。交流消音法用于使用交流偏磁法的录音机上。消音磁头上流过的电流频率与录音偏磁电流的频率相同。第四章录音偏磁的原理录音录音磁头是由图所示的环形铁心和缠绕在上面的线圈组成铁心中间留一缝。磁带是由塑料带基及其表面上均匀涂敷的微小磁性体组成。录音时磁带的磁性面以恒定速度经过录音磁头缝隙。当录音磁头线圈流过电流时磁头缝隙处产生与电流成正比的磁场把磁带上的磁性体磁化。如果电流象录音信号那样随时间变化则磁带上的磁性体在经过缝隙时就会随电流磁场的变化而被磁化磁带离开缝隙之后在沿磁带长度方向的不同位置上留下了剩磁信号将录音信号记录下来如图所示。直流录音偏磁为了减小录音失真用超声偏压交流代替直流偏压时可以和信号一起直接加到录音头上。超声信号是在可闻频段以上的频率应在40千赫到100千赫的范围内——频率愈高保真度就愈好。二磁头机的偏磁在60KHz三磁头机的偏磁在100180KHz。如果录音时不加任何偏磁则录音的效果会极差........小信号失真大大信号破嗓门。不加任何偏磁的效果图示一旦用超声偏压代替直流偏压参与磁头偏磁时录音效果立即改善失真急剧下降到5之下录音信号和超声偏压信号的混合结果见上图。总的信号变化已经讲过应在曲线AB的线性工作区域内。超声偏压信号在录音和放音时是和音频信号同时存在的不过人们的听觉
器官听不见而已。超声偏压的使用是很受欢迎的因为它在节目的低音量时刻和在寂静的区域内使磁带输出更寂静的效果并且是很容易获得和很容易调整的结果是录音时有更多的信噪比与动态值。因此记录在磁带上的信号波长是录音电流经过一个周期时磁带走过的长度该波长与磁带速度成正比与录音电流的频率成反比另外磁带表面的磁通密度与录音波长成反比。也就是说若录音电流对频率是恒定的例如10KHz 的声音在磁带表面的被磁化磁通密度是1KHz的声音在磁带表面的被磁化磁通密度一倍程。
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