DE1951740A1 - Geraet und Verfahren zum Feststellen von Fehlern in flexiblen magnetischen Speichermedien - Google Patents

Description

DIPL. ING.	WT K.	ISTAII HOLZEB
89 A	UG	SBUBG
		N, 81372

I. 49

Augsburg, den 10. Oktober 1969

International Business Machines Corporation, Armonk, Ν.Γ. 10504, Vereinigte Staaten von Amerika

Gerät und Verfahren zum Feststellen von Fehlern in flexiblen magnetischen Speichermedien

Die Erfindung betrifft ein Gerät und ein Verfahren zum Feststellen von Fehlern in flexiblen magnetischen Speichermedien.

Bei bisherigen Magnetband-Testverfahren wird so vorgegangen, daß entweder ein starkes, das Band sättigendes

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Gleiehstromsignal oder ein das Band ebenfalls sättigendes Wechselstromsignal oder aber ein Hochfrequenz-Wechselspannungssignal, welches so schwach ist, daß es nur bis zu einer geringen Tiefe in das Band eindringt, aufgezeichnet werden. Jedes dieser Aufzeichnungsverfahren ist zur Peststellung spezieller Arten von Bandfehlern geeignet. Mit keinem dieser Verfahren können jedoch sämtliche Arten von Bandfehlern erfolgreich festgestellt werden.

Im Falle des TestVerfahrens mittels eines gleichstromgesättigten Bandes nimmt die mit dem Lesekopf verbundene Testschaltung die Impulse auf, welche durch den Lesekopf von dem gesättigten Band abgenommen werden. Der Lesekopf erzeugt diese Impulse, wenn ein Fehler in dem Band während der Vorbeibewegung des gleichstromgesättigten Bandes unter dem Lesekopf eine Flußänderung im Lesekopf hervorruft. Die Schwäche dieses Testverfahrens besteht darin, daß es für flache Löcher in dem Band bzw. Höcker

-4 auf dem Band, welche in der Größenordnung von 2,5 * 10 mm liegen, nur eine sehr geringe Empfindlichkeit aufweist.

Im Falle des Testverfahrens mittels eines wechselstromgesättigten Bandes stellt eine mit dem Lesekopf verbundene Testschaltung die Einhüllende des von dem gesättigten

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Band abgenommenen Wechselspannungssignals fest. Die Amplitude der Einhüllenden dieses Wechselspannungssignals entspricht der Dicke der Oxydschicht auf dem Magnetband, droße Fehlerstellen mit einem Durchmesser von beispielsweise 2,5 * IQ nun bewirken, daß das Band an diesen Stellen jeweils viel dicker oder viel dünner als normal ist. Die Einhüllende des Wechselspannungssignals ändert sich, wenn sich ein Loch oder ein Höcker an dem Lesekopf vorbeibewegt. Dieses Testverfahren ist unzulänglich, da es die Feststellung flacher Löcher oder Höcker oder tiefer Löcher mit kleinem Durchmesser nicht festzustellen gestattet.

Bei dem Bandtestverfahren mittels Wechselspannungssignalen geringer Eindringtiefe stellt die mit dem Lesekopf verbundene Testschaltung die Amplitude jeder Halbschwingung des Wechselspannungssignales fest und prüft, ob diese Amplitude unter einem bestimmten Schwellenwert liegt. Diese Testschaltung ist vielteilig aufgebaut, denn sie enthält einen Schaltkreis, welcher dem spitzen Teil des aufgezeichneten Wechselspannungssignals eine Probe entnimmt und außerdem einen Sehwellenwert-Schaltkreis, welcher feststellt, wann der ausgewählte Probeteil des Weehselspannungssignals einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Zwischen dem Probeschaltkreis und der Frequenz

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des von dem Lesekopf ausgelesenen Signales muß stets ein Synchronlauf gewährleistet sein. Die Frequenz des auf dem Band aufgezeichneten Signales und die Bandgeschwindigkeit müssen demgemäß exakt gesteuert werden. Wenn die Testschaltung, die Aufzeichnungsfrequenz und die Bandgeschwindigkeit richtig eingestellt sind, so können mit diesem Verfahren sehr flache Fehlerstellen in der Bandoberfläche festgestellt werden. Die Schwäche dieses mit Wechselspannungssignalen geringer Eindringtiefe arbeitenden Verfahrens besteht darin, daß Fehlerstellen mit kleinem Durchmesser, d.h.. in der Größenordnung von .2,5 · 10 mm, unabhängig davon, wie tief sie in dem Band ausgebildet sind, nicht festgestellt werden können. Die Vielteiligkeit der Schaltungen und deren richtige Einstellung machen das Verfahren teuer und außerdem ist es schwierig, damit zu arbeiten.

Bei gegenwärtigen vollständigen Testverfahren ist erforderlich, daß das Band durch eine Kombination von Schaltungen gemäß den oben erwähnten Verfahren hindurchgeleitet wird, damit alle Arten von Fehlern erkannt werden können. Bei einer typischen Kombination wird eine Gleichstromsättigung zur Feststellung sämtlicher tiefen Löcher in dem Band und weiterhin ein Test mit Wechsel-

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spannungssignalen geringer Eindringtiefe zum Feststellen der meisten flachen Fehlerstellen angewendet. Mit dieser Kombination können jedoch keine Fehlerstellen geringen Durchmessers festgestellt werden. Darüberhinaus ist ein großer Geräteaufwand erforderlich, da zwei verschiedene Tests auszuführen- sind und da das mit Wechselspannungssignalen geringer Eindringtiefe arbeitende Verfahren einen besonders großen Geräteaufwand erforderlich macht.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, alle Fehlerstellen in flexiblen magnetischen Speichermedien festzustellen, einschließlich derjenigen mit einer Tiefe

-4 bzw. einem Durchmesser in der Größenordnung von 2,5 · 10 mm.

Durch die Erfindung soll weiter die Aufgabe gelöst werden, mittels eines einzigen TestVerfahrens sämtliche kleinen und flachen Fehlerstellen in einem flexiblen magnetischen Speichermedium feststellen zu können. Schließlich soll durch die Erfindung ferner die Aufgabe gelöst werden, sämtliche Fehlerstellen, d.h. sowohl flache als auch solche von geringer Größe, in einem flexiblen magnetischen Speichermedium mit Hilfe eines Test-Lesekopfes feststellen zu können, welcher einen vormagnetisierten Pluß in entgegengesetzter Richtung zu dem auf dem Medium aufgezeichneten Signal aufweist.

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Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung ein Gerät und ein Verfahren zum Feststellen von Fehlern in flexiblen magnetischen Speichermedien, welche gemäß der Erfindung durch eine Sättigungseinrichtung zum Sättigen des Mediums mittels eines magnetischen Gleichfeldes bestimmter Richtung gekennzeichnet sind» welche weiter gemäß der Erfindung durch einen magnetischen übertrager zum Abtasten des Mediums₉ ferner durch eine Einrichtung zum Vormagnetisieren des Übertragers derart, daß dessen Magnetfeld gegenüber der durch die Sättigungseinrichtung erzielten Magnetisierung des Mediums entgegengesetzt gerichtet ist, wobei die Magnetisierung des Mediums durch die Einwirkung des Magnetfeldes des Übertragers bis zu einem funkt auf dem steilen Teil der B,H - Kurve des Mediums verschoben wird und endlich durch eine Fühleinrichtung, welche eine Änderung des Übertragermagnetfeldes dadurch feststellt, daß das Magnetfeld in dem übertrager eine Funktion der Wirkung ist, die das Vormagnetisierungsfeld auf die Magnetisierung des jeweils unter dem übertrager befindlichen Mediums ausübt, gekennzeichnet sind.

Die Vorteile des Teetgerätes bzw. des Testverfahrens nach der Erfindung sind gegenüber bisherigen Testverfahren bzw. Testgeräten sehr vielfältig:

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1. Bei dem Test nach der Erfindung werden sämtliche Fehler festgestellt, d.h. große, kleine, flache oder tiefe Fehler, und deshalb ist es nicht notwendig, eine Vielzahl von Tests durchzuführen, wie es in der Vergangenheit üblich war.

2. Das Testgerät nach der Erfindung zeichnet sich durch einfacheren Aufbau und Betrieb gegenüber bisherigen Testgeräten aus. Aus diesem Grunde sind die Herstellungs- und Wartungskosten des Gerätes nach der Erfindung viel niedriger.

3. Durch die zusätzliche Anbringung einer veränderbaren Vormagnetisierungseinrichtung auf dem Lesekopf ist es möglich, diesen so einzustellen, daß dessen Empfindlichkeit gegenüber Löchern und Höckern optimal ist.

Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß das Testgerät nach der Erfindung eine genauere Auskunft über die Beschaffenheit der Oberfläche des betreffenden flexiblen magnetischen Speichermediums gibt, weniger kostet und einfacher zu handhaben ist als bisherige Geräte.

Die vorhergehend beschriebenen und weitere Merkmale

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und Vorteile der Erfindung ergeben sich anschaulicher aus der folgenden ausführlichen Besehreibung einer bevorzugten Ausführ ungsform, welche in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Diese zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Streifen eines Magnetbandes,

auf welchen Breitspurmagnetkopfe einwirken₉ von welchen gemäß der Erfindung der Lesekopf sowohl mit einer Vormagnetisierungswicklung als auch mit einer Fühlwicklung versehen ist,

Fig. 2 ein Blockdiagramm des in Fig. 1

gezeigten Bandfehler-Detektors,

die Fig. 3A und 3B Wellenformen,wie sie beispielsweise bei dem Bandfehler-Detektor gemäß Fig. 2 vorkommen können,

Fig. 4 in schematischer Darstellung

eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher erfindungsgemäß die Vormagnetisierungswicklung und die Fühlerwicklung auf dem

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Lesekopf ein und dieselbe Wicklung sind und bei welcher die Vormagnetisierungsfunktion und die Fühlerfunktion jeweils elektrisch voneinander getrennt sind,

Fig. 5 ein Diagramm, welches die Empfindlichkeit

des Lesekopfes für Löcher bzw. Höcker als Funktion des Vormagnetisierungsflusses im Lesekopf zeigt,

die Fig. 6A Diagramme, welche die Stärke der mag^u netischen Felder im Band und im Lese

kopf zeigen, wenn der Lesekopf auf das Feststellen von Löchern im Band eingestellt ist,

Fig. 7 ein Diagramm, welches den Abfall der

Feldstärke als Funktion der Entfernung von der Quelle des Feldes zeigt, und

die Fig. 8A Diagramme, welche die Stärke der mag^u netischen Felder im Band und im Lese

kopf zeigen, wenn der Lesekopf auf das Feststellen von Höckern auf dem Band eingestellt ist.

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In FIg. 1 ist eine Ausfuhrungsform der Erfindung in bloekdiagraramartiger Form dargestellt. Ein Magnetband 10, welches eine auf einer Unterlage aufgetragene magnetische Oxydschicht aufweist, wird an zwei Magnetköpfen vorbeibewegt _o Das Magnetband wird in bekannter Weise mit Hilfe von Unterdruck in Spannung gehalten. Diese Spannung sorgt für eine Berührung zwischen dem Band und den Magnetköpfen_o

Der Magnetkopf 12 ist der Löschkopf. Er wird aus einer fc Gleichstromquelle 14 gespeist. Die Stromquelle 14 liefert dem Magnetkopf 12 einen derart hohen Strom, daß die Oxydschicht des Magnetbandes 10 gesättigt wird. Dadurch werden sämtliche auf dem Magnetband bereits befindlichen Signale gelöscht und gleichzeitig wird eine Gleichstrom-Sättigungsmagnetisierung auf das Band 10 aufgebracht.

Der Magnetkopf 16 ist als Lesekopf ausgebildet und trägt zwei Wicklungen 18 und 20. Die Wicklung 18 dient als Vor-. magnetisierungswicklung und die Wicklung 20 dient als Fühlwicklung. Die Vormagnetisierungswicklung 18 wird aus einer Vormagnetisierungssteuereinrichtung 22 gespeist. Die Vormagnetisierungssteuereinrichtung 22 ist eine Gleichstromquelle, welche einen Strom derart durch die Vormagnetisierungswicklung treibt, daß sich in dem Kopf 16 ein Magnetfluß ausbildet, welcher gegenüber dem vom Band 10 abgenommenen Fluß entgegen-

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gesetzt gerichtet ist. Der dem Band 10 zugeordnete Fluß hat eine bestimmte Richtung, weil der Gleiehstromlöschkopf 12 auf dem Band ein Gleichstromsignal bestimmter Richtung aufzeichnet. Der eine Anschluß der Fühlwicklung 20 ist geerdet und der andere Anschluß ist mit einem Bandfehler-Detektor verbunden«

Der Bandfehler-Detektor, welcher in Form eines Blockdiagrammes in Fig. 2 dargestellt ist, weist einen Integrator 2k und diesem nachgeschaltet einen Verstärker 26 und zwei Fehlerüberwachungseinrichtungen auf. Eine der beiden Fehlerüberwachungseinrichtungen ist einfach ein Effektivwert-Voltmeter 28. Dieses Effektivwert-Voltmeter zeigt, wenn das Band unter dem Fühlkopf vorbeibewegt wird, einen Durchschnitts wert der ausgelesenen Signale an, welche einen Meßwert der Oberfläehenrauhigkeit des Bandes darstellen«

Zur Feststellung bestimmter Bandfehler wird das Ausgangssignal des Verstärkers 26 zu einem Spannungsvergleicher 30 geleitet. In dem Spannungsvergleicher 30 wird das Signal V_g aus dem Verstärker 26. mit einem Bezugswert V_R verglichen. Der Spannungsvergleicher 30 gibt immer dann ein Ausgangssignal ab, wenn der Wert der Signalspannung den· Wert der Bezugsspannung überschreitet.

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Zur Erläuterung der Betriebsweise des Spannungsvergleichers 30 dienen die in den Fig, 3A und 3B dargestellten Kurven. In Fig. 3A ist die an dem Spannungsvergleicher angelegte Spannung in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. In Fig. 3B ist mit der gleichen Zeitbeziehung wie in Fig. 3A die Ausgangsspannung des Spannungsvergleichers'30 dargefc stellt. Aus den beiden Figuren ist ersichtlich, daß die Ausgangsspannung des Vergleichers 30 dann von einem niedrigen Wert auf einen hohen Wert übergeht, wenn die Signalspannung V„ eine Spitze 32 aufweist, deren Wert den Wert V_R der Bezugsspannung überschreitet.

Der in Fig. 2 dargestellte Integrator 2k weist eine gegenüber der Frequenzempfindlichkeit des Lesekopfes 20 umgekehrte Frequenzempfindlichkeit auf. In dem Frequenzbereich, in welchem die Frequenzempfindlichkeiten vonOLesekopf und Integrator sich umgekehrt verhalten, sind die Ausgangssignale des Integrators dem Fluß in dem Fühlkopf direkt proportionale, verstärkte Signale. Mit anderen Worten, der Lesekopf und der Integrator 24 haben in einem bestimmten Frequenz

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bereich eine flache B'requenzempfindlichkeitskurve und erzeugen zusammen ein Integratorausgangssignal, welches sich direkt mit dem Fluß in der Fühlwicklung ändert. Der Verstärker 26 verstärkt die Integratorausgangssignale und dient außerdem beim Weiterleiten der Signale vom Integrator zum Effektivwert-Voltmeter 28 und zum Spannungsvergleicher 30 zur Anpassung der Impedanzen.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausfuhrungsform nach der Erfindung dargestellt, bei welcher die Vormagnetisierungs- und die Fühlwicklung ein und dieselbe Wicklung sind. Wicklung 34 in Fig. 4 ist diese Wicklung, welche als einzige Wicklung auf einem Lesekopf angebracht ist. Die Vorspannung für den Lesekopf liegt über einen Transistor 36 an der Wicklung 34 an. Der Transistor 36 schickt einen bestimmten, gesteuerten Strom durch einen Widerstand 38 und durch die Wicklung 34. Die Wicklung 34 wirkt wie ein Kurzschluß, da der von dem Transistor 36 gelieferte Strom ein Gleichstrom ist. Der Wert des von dem Transistor 36

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durch die Wicklung 3*ί geschienten Stromes wird durch Einstellung eines veränderlichen Widerstandes 40 gesteuert. Der Widerstand 40 wird verstellt und damit der zum Emxtterübergang des Transistors 36 fließende Strom verändert. Außerdem wird dadurch der Strom durch den Transistor 36 und damit der Strom durch die Wicklung 34 gesteuert.

Als Fühlwicklung nimmt die Wicklung 31 Flußänderungen auf und erzeugt an einem Widerstand 42 ein Spannungssignal, welchestber einen Kondensator 44 zu dem in Fig. 2 dargestellten Integrator 24 weitergeleitet wird. Der Kondensator 44 sperrt den vom Transistor 36 gelieferten Gleichstrom, so daß dieser nur in die Wicklung 34 und nicht in den Integrator 24 fließen kann. Wenn der Integrator das Spannungssignal aus der Wicklung 34 empfangen hat, so läuft die Fehlerfeststellung in gleicher Weise wie bereits vorher in Bezug auf Fig. 2 beschrieben ab.

In Fig. 5 ist die Amplitude der Flußänderung

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eines durch den Lesekopf 16, vgl. Fig. 1, aufgenommenen Bandfehlers in einem Sehaubild als Punktion des in der Vormagnetisierungswicklung 18, vgl. Fig. 1, fließenden Steuerstromes dargestellt. Die Amplitude der Flußänderung ist ein Maß für die Fähigkeit eines Bandfehler-Detektorsystems, einen vorliegenden Bandfehler feststellen zu können. In dem Sehaubild in Fig. 5 ist diese Amplitude als Funktion des Steuerstromes für Löcher im Band und Höcker auf dem Band aufgetragen. Die eine Funktion hat jeweils dort ihr Maximum, wo die andere Funktion Null ist. Da diese beiden Funktionen nicht jeweils bei dem gleichen Steuerstromwert ihr Maximum haben, ist es von Vorteil, die Vormagnetisierungsspannung bzw. den Steuerstrom auf einen Wert einzustellen, bei welchem für Löcher und für Höcker eine optimale Empfindlichkeit gegeben ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 5 ist das bei einem Steuerstromwert Ig₁ der Fall. Wenn nur Löcher oder nur Höcker festgestellt werden sollen, wird der Steuerstrom derart eingestellt, daß der Lesekopf für die eine Fehlerart eine hohe Empfindlichkeit und für die andere Fehlerart eine niedrige Empfindlichkeit aufweist.

Die in dem Sehaubild in Fig- 5 aufgetragenen Funktionen

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sind lediglich Sinnbilder und es sind deshalb für Punkte auf diesen Funktionskurven keine Werte angegeben, weil diese Funktionen, obgleich sie die gleiche Grundgestalt aufweisen, jeweils verschiedene Höhen und Breiten in Abhängigkeit von beispielsweise dem Luftspalt im Lesekopf und von dem Verstärkungsfaktor des Integrators 24 und des Verstärkers 26 annehmen können. Zum besseren Verständnis der beiden genannten Funktionen werden im folgenden die den magnetischen Fluß bzw. das magnetische Feld im Lesekopf darstellenden Kurven untersucht.

Zum besseren Verständnis der in Fig, 5 dargestellten Amplitudenfunktion für das Feststellen von Löchern dienen die Fig. 6a und 6B_e In Fig. 6k ist die Hystereseschleife für das Magnetband dargestellt» Diese Hystereseschleife stellt einen gemischten Mittelwert über die Dicke des Bandes an einer besonderen Stelle auf dem Band dar. Für den Anfang sei angenommen, daß das Band nicht magnetisiert ist. In diesem Falle bewegt sich die Magnetisierung des Bandes bei einer Sättigungsmagnetisierung durch den Löschkopf 12, vgl. Fig» 1, längs einer Linie 46 bis zu einem Punkt 48. Wenn das Band den Bereich des Löschkopfes 16 verläßt, nimmt die Feldstärke H durch das Band hindurch auf Null ab und die Magnetisierung des Bandes bewegt sich längs einer Linie 50 zu einem Punkt 52.

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Wenn nun dieser Teil des Bandes den Lesekopf 16 erreicht, vergleiche Pig. 1, so wird durch das von der Vormagnetisierungswicklung 18 erzeugte H-FeId das Band derart entmagnetisiert, daß sich die Magnetisierung des Bandes unter dem Lesekopf zu einem Punkt 5¹J auf der Hystereseschleife hinbewegt_β Die Länge eines parallel zur Η-Achse verlaufenden Pfeiles 56 zeigt die mittlere Stärke des Magnetfeldes an, welches in einer mittleren Entfernung in bezug auf die Banddicke im Inneren des Bandes durch die Vormagnetisierungswicklung auf dem Lesekopf erzeugt worden ist. Die Länge eines Pfeiles 58 gibt die mittlere Stärke der Magnetisierung bzw. des magnetischen Feldes in dem Band an, wenn letzteres sich unter dem Lesekopf befindet.

In Fig. 6b ist der Fluß im Lesekopf auf der Ordinate und der Strom in der Vormagnetisierungswicklung auf der Abszisse aufgetragen. Eine Kurve 59 stellt den magnetischen Fluß im Lesekopf als Funktion des Steuerstromes I_ß dar, wenn das Band sich unter diesem Kopf befindet. Die Kurve hat die gleiche Gestalt wie die linke Hälfte der Hystereseschleife in Fig. 6a, weil der Fluß in dem Kopf der gleiche ist wie der in dem Band, allerdings um einen konstanten Betrag vermindert. Diese Verminderung wird durch die Entfernung zwischen dem Band und dem Kopf hervorgerufen. Beim Feststellen von Löchern ist diese Entfernung konstant und damit ist auch der Verminderungsfaktor konstant.

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In Fig« 6B ist außerdem der Fluß aufgetragen und überlagert, welcher in dem Lesekopf durch die Vormagnetisierungswicklung erzeugt worden wäre, wenn das Magnetband nicht vorhanden gewesen wäre_o Dieser Fluß ist in Fig. 6B durch eine Linie dargestellt. Mit anderen Worten, der Fluß in dem Lesekopf ist bei Abwesenheit eines Magnetbandes angenähert eine lineare Funktion des Stromes I_ß in der Vormagnetisierungswicklung·

fc In Fig. OB gibt die vertikale Differenz zwischen der Kurve 59 und der Linie 60 die beim Vorhandensein eines Loches bzw. einer Vertiefung in der Magnetoxydschicht des Bandes maximal zu erwartende Flußänderungsamplitude an. Beispielsweise gibt bei einem Strom Ig gleich Null die Länge eines Pfeiles 62 die bei der Feststellung eines Loches durch eine auf dem Lesekopf 16, vgl. Fig. 1, angebrachte Fühlwicklung 20 die maximal zu erwartende Flußänderungsamplitude an. Wenn der Strom I₁₃ in der Vormagnetisierungswicklung derart groß ist, daß das Band bis zu dem Punkt 54, vgl.

Fig. 6a, entmagnetisiert wird, dann gibt ein Pfeil 64 zu einem Punkt 54' hin die bei der Feststellung von Bandfehlern durch den Lesekopf maximal zu erwartende Flußänderungsamplitude an.

Aus der Darstellung der beiden Funktionen in Fig. 6B geht klar hervor, daß die Amplitude der Flußänderung bei einem Ansteigen des Steuerstromes zunächst ebenfalls leicht ansteigt,

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dann gleich Null wird und anschließend, bevor sie wieder ansteigt, die Polarität wechselt» Diese Änderung der Flußänderungsamplitude in Abhängigkeit von dem Strom in der Vormagnetisierungswicklung entspricht der in Fig. 5 aufgetragenen Amplitudenfunktion in Abhängigkeit vom Steuerstrom bei der Feststellung von Löchern.

Die Flußänderungsamplitude als Funktion des Steuerstromes bei der Feststellung von Höckern ist eine schwieriger zu verstehende Funktion, da der durch den Höcker hervorgerufene Abstand zwischen dem Band und dem Lesekopf ebenfalls eine Flußänderung hervorruft. Zum besseren Verständnis der Änderungen der Flußamplitude als Funktion des Steuerstromes wird im folgenden auf die Fig. 7, 8A und 8B Bezug genommen.

In Fig. 7 ist in bekannter Weise die Feldstärke als Funktion der Entfernung von der Quelle des Feldes aufgetragen. Diese Exponentialkurve stellt lediglich dar, daß die Feldstärke in dem Band exponentiell abnimmt, wenn das Band von dem Lesekopf wegbewegt bzw. von dem Lesekopf getrennt wird.

Wenn ein Magnetband mit einem Höcker auf seiner Oberfläche an einem Lesekopf bzw. an einem Schreibkopf vorbeibewegt wird, so berührt der Höcker den Kopf und drückt das Band von dem Kopf weg. Der vergrößerte Abstand des

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Magnetbandes von dem Kopf bewirkt eine Verminderung des das Band von dem Kopf aus erreichenden Betrages der Feldstärke

und umgekehrt. Der Höcker wirkt sich beim Vorbeibewegen des Bandes am Löschkopf auf die Magnetisierung nicht aus, da der Löschkopf ein sehr starkes Feld erzeugt, welches auf jeden Fall eine Sättigungsmagnetisierung bewirkt, egal ob das Band am Kopf anliegt oder nicht. Das Feld des Bandes am Lesekopf 16, vergleiche Fig. 1, wird aber durch die Trennung von Band und Kopf beeinflußt, da die Vormagnetisierungswicklung kein derartig starkes Feld erzeugt, welches zur Sättigung des Bandes ausreicht.

In Fig. 8a ist die Wirkung der Vormagnetisierung des Lesekopfes auf das Band dargestellt. Der Löschkopf treibt, wie bereits vorher mit Bezug auf die Fig. βλ beschrieben, das Magnetband bei Punkt 66 in die Sättigung. Wenn das Band anschließend den Bereich des Löschkopfes verläßt, so bleibt es in Sättigung und seine Magnetisierung bewegt sich zu Punkt 68 hin. Wenn sich auf dem Band kein Höcker befindet, so kann angenommen werden, daß das Vormagnetisierungsfeld und der Lesekopf ausreichend stark sind, und daß der Vektor H. erzeugt wird, welcher umgekehrt bewirkt, daß das Band von dem Punkt 68 bis zu einem Punkt 70 auf der Hystereseschleife entmagnetisiert wird.

Wenn sich andererseits ein Höcker auf dem Band befindet,

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SM

so wird das Band an der Stelle des Höckers leicht von dem Lesekopf weggedrückt. Wenn das Band bis in eine Entfernung D₁ weggedrückt ist, so vermindert sich gemäß der Darstellung in Fig. 7 ein mit der Feldstärke des Bandes multiplizierter Faktor mit dem Wert 1,0 auf einen Wert 0,90. Ein in Fig. 8a dargestellter Vektor H₂ hat die 0,9-fache Länge des Vektors H.. Der Vektor Hp bewirkt damit, daß das Band von dem Punkt 68 aus bis zu einem Punkt 72 auf der Hystereseschleife hin entmagnetisiert wird.

Zusammenfassend kann folgendes gesagt werden: Wenn das Band keinen Höcker aufweist und wenn das Vormagnetisierungsfeld derart stark ist, daß es eine Feldstärke H. erzeugt, so wird das Band bis zu dem Punkt 70 hin entmagnetisiert. Wenn dagegen ein Höcker auf dem Band einen Abstand D zwischen Band und Kopf hervorruft, so wird bei gleichem Vormagnetisierungsfeld im Lesekopf der mit dem Höcker versehene Teil des Bandes nur bis zu einem Punkt 72 hin auf der Hystereseschleife entmagnetisiert. Der Steuerstrom bzw. die Vormagnetisierungsspannung im Lesekopf müssen derart groß sein, daß das Band bis in den Bereich des steilen Abfalles der Hystereseschleife in Fig. 8a entmagnetisiert wird. Wenn die Vormagnetisierungsspannung derart gering ist, daß das Band nicht aus dem Sättigungsbereich hinaus entmagnetisiert wird, so bewirkt eine Steigerung der Vormagnetisierungsspannung des

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Lesekopfes 16, vgl. Fig. 1, keine Steigerung der Peststellung von Höckern,,

Der von einem Hocker auf dem Band hervorgerufene Abstand zwischen Band und Magnetkopf stellt einen Paktor für den Betrag des Flusses im Lesekopf dar. Zur Veranschaulichung dieser Wirkung des Abstandes auf den Magnetfluß wird im folgenden P auf Fig, 8b Bezug genommen, in welcher der Fluß im Kopf als Funktion des Stromes I₀ in der Vormagnetisierungswicklung

dargestellt ist. In diesem Schaubild sind lediglich negative Steuerströme I_ß aufgetragen, da negative Ströme im Magnetband einen Fluß bzw. ein Feld erzeugen, welcher bzw· welches gegenüber der vom Löschkopf hervorgerufenen Sättigung bzw» gegenüber dem vom Löschkopf hervorgerufenen Löschfeld entgegengesetzt gerichtet ist·

Die den Fluß im Kopf darstellende Funktion gemäß der Darstellung in Fig. 8B hat ebenso wie diejenige in den Fig. 6k und 6B die gleiche Gestalt wie die das magnetische Feld in dem Band gemäß der Darstellung in Fig. 8A darstellende Funktion, Im Gegensatz zu den Beispielen in den Fig. 6A und 6B ist jedoch der Abstand zwischen Kopf und Band nicht konstant. Aus diesem Grunde sind in Fig, 8B zwei Kurven dargestellt, welche jeweils die Extremlagen angeben. Bei der einen Extrem-

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lage weist das Band keinen Höcker auf und berührt deshalb den Lesekopf* Bei der anderen Extremlage weist das Band einen Höcker auf, welcher das Band bis in eine Entfernung D vom Lesekopf wegdrückt.

Gemäß der Darstellung in Fig, 7 bewirkt diese Entfernung des Bandes vom Lesekopf eine Verminderung des Feldbetrages, welcher den Lesekopf vom Magnetband aus erreicht, um einen Faktor 0,90. Bei diesem Beispiel eines von einem Hocker hervorgerufenen Abstandes D. muß deshalb der Fluß im Lesekopf für eine Funktion Jk in Fig« 8b um einen Faktor 0_e90 reduziert werden, damit man in Fig. 8b zu einer Funktion 73 gelangt. Die Funktion 74 versinnbildlicht den Fall, daß kein Hocker auf dem Band vorhanden ist, und die Funktion 73 versinnbildlicht den Fall, daß ein Hocker auf dem Band vorhanden ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 8a wird das Band bis zu einem Punkt 70 hin entmagnetisiert, wenn kein Höcker auf dem Band vorhanden ist. Daraus ergibt sich ein entsprechender Punkt 70' auf der gleichwertigen Kurve 7 ^ des Flusses im Kopf, welche für den Fall gilt, daß kein Höcker vorhanden ist_o Bei Vorhandensein eines Höckers wird gemäß der Darstellung in Fig. 8A das Band nur bis zu einem Punkt 72 hin entmagnetisiert. Ein Punkt 72» in Fig. 8B entspricht dem gleichen Punkt 72 in Figo 8A. In Fig. 8b ist die Amplitude der Kurve 73 relativ zur Kurve Ik

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jedoch reduziert, weil der Höcker auf dem Band einen Abstand zwischen Band und Kopf hervorruft.

Aus der Darstellung in Pig« 8B geht die bedeutsame Tatsache hervor, daß die Änderung des Flusses im Kopf bei Vorhandensein eines Vormagnetisierungsstromes größer sein kann als die Änderung des Flusses im Kopf, wenn kein Vormagnetisierungsstrom fließt. Wenn der Vormagnetisierungs- bzw. Steuerstrom Null ist und damit die Vormagnetisierungswicklung keinen Fluß aufweist, wird die Flußänderung im Kopf durch die Differenz zwischen zwei Punkten 76 und 78 in Fig. 8b dargestellt. Wenn die Vormagnetisierungswicklung hingegen in dem Band ein Feld aufbaut, welches eine Entmagnetisierung des Bandes bis in den Bereich des steilen Abfalles der Hystereseschleife gemäß den Darstellungen in den Fig. 8A und 8B bewirkt, so gilt für die Änderung des Flusses die Differenz zwischen den Punkten 70' und 72* in Fig. 8B. Es ist offensichtlich, daß eine Verschiebung der Magnetisierung des Bandes zu dem steilen Teil der Hystereseschleife hin eine stark erhöhte Höckerdedektion zur Folge hat·

Die über dem Steuerstrom aufgetragene Amplitude der Flußänderung bei der Feststellung von Höckern ist in Fig. dargestellt und weiter oben bereits beschrieben worden. Ein Vergleich der Fig. 5 mit den Fig. 8A und 8B zeigt, warum

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die Amplitude der Flußänderung bei Steuerströmen in der Nähe von Null sehr klein ist und auf einen Maximalwert ansteigt, wenn der Steuerstrom eine Magnetisierung des Bandes auf dem steilen Teil der Hystereseschleife bewirkte Beim allmählichen Ansteigen des Steuerstromes von Null aus ergibt sich nur ein geringes oder gar kein Ansteigen der Flußänderungsamplitude. Wenn der Steuer- bzw. Vormagnetisierungsstrom einen Punkt erreicht, an welchem das Band auf dem vertikalen Abfall der Hysteresekurve entmagnetisiert wird, so steigt die Differenz zwischen der Entmagnetisierung eines Bandes ohne einen Höcker und eines Bandes mit einem Höcker schnell an.

Der Abstand zwischen Lesekopf und Band, welcher bei den beiden obengenannten Fällen für den Unterschied im Betrag der Entmagnetisierung verantwortlich ist, verursacht außerdem eine geringe Verminderung des von dem Kopf festgestellten Betrages der Flußänderung. Diese Verminderung ergibt sich aus der Tatsache, daß das von dem Band aus auf den Kopf rückwirkende Feld durch den Abstand ebenfalls vermindert wird. Die viel größerere Wirkung des Magnetisierungsunterschiedes, welche durch den steilen Abfall der Hysteresekurve hervorgerufen wird,bewirkt jedoch ein schnelles Ansteigen der Flußänderungsamplitude, wenn sich ein Höcker an dem Lesekopf vorbeibewegt.

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Aus der Darstellung in Fig. 5 geht hervor, daß eine Einstellung des Steuerstromes und damit des Vormagnetisierungsfeldes derart möglich ist, daß sich ein optimaler Punkt für das gemeinsame Feststellen von Löchern und Höckern ergibt„ Dieser mit I_ßl bezeichnete Wert des Steuerstromes bewirkt, daß das Band bis zu einem Punkt auf dem steilen Teil der Hystereseschleife hin entmagnetisiert wird.Dieser Strom bewirkt gleichzeitig, daß der Fluß im Kopf, welcher von dem Band und von der Vormagnetisierungswicklung herrührt, nicht gleich dem Wert des Flusses im Kopf ist, welcher auftritt, wenn nur der Vormagnetisierungsstrom wirkt. Diese letztgenannte Tatsache ergibt sich deutlicher aus der Darstellung in Fig. 6B, in welcher ein Punkt I_ßl probeweise eingezeichnet ist. Bei diesem Wert des Stromes muß der Fluß im Kopf bei der Feststellung von Löchern gemäß der Darstellung in Fig. 6B noch eine bedeutende Amplitude haben und gleichzeitig liegt bei der Fststellung von Höckern die Entmagnetisierung des Bandes auf dem steilen Teil der Hystereseschleife.

Dem Fachmann ist klar, daß verschiedene gerätemäßige Abwandlungen der erfindungsgemäßen Fehlerdetektionsschaltung vorgenommen werden können. Das Grundlegende der Erfindung liegt jedoch in dem Anwachsen der Größe der von der Detektorschaltung gelieferten Impulse unter Verwendung eines Vormagnetisierungsfeldes im Lesekopf, was oben erläutert wurde. Das Vormagnetisierungsfeld

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wird, wie erwähnt, durch eine Vormagnetisierungswicklung erzeugt, welche von einer Fühlwicklung auf dem Lesekopf getrennt ist oder von einer einzigen Wicklung, welche zum Vormagnetisieren und Fühlen verwendet wird und welche für diese beiden Funktionen durch mit einem elektronischen Filter versehen ist. Weiter ist der schaltungsmäßige Aufbau in Form eines einseitig verschalteten Gerätes dargestellt, bei welchem die Schaltung einseitig geerdet ist. Man kann selbstverständlich auch ein von diesem Gerät abweichendes Gerät in symmetrischer Schaltung mit einer Mittenanzapfung verwenden.

Wie vorher erläutert, gestattet dieses Gerät und das

Testverfahren das Feststellen sehr flacher bzw. sehr kleiner

-4 ijehlerstellen bis in die Größenordnung von 2,5 · 10 mm Durchmesser bzw. Tiefe in Magnetbändern. Die Begrenzung auf diesen Wert ergibt sich lediglich aus dem gegenwärtigen Stand der Magnetaufzeichnungstechnik und stellt keine Begrenzung der Grundzüge dieser Erfindung dar. Mit anderen Worten, bei

-4 diesem Testverfahren können nur fehler bis zu 2,5 · 10 mm festgestellt werden, einfach weil

1. nach dem gegenwärtigen Stand der Technik bei der

Berührung zwischen Band und Bandköpfen sich ein bstand :
ergibt,

-4 Abstand in der Größenordnung von 2,5 * 10 mm

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und weil

2_β die F'requenzempfindlichkeit der Köpfe durch ihren Aufbau, d.h. speziell durch die Luft spalt länge, begrenzt ist und dadurch in einem Bereich liegt, welcher zur Aufnahme von genügend Energie beim Vorbeibewegen sehr kleiner Fehlerstellen am Bandkopf zu schmal ist.

Wenn deshalb in Zukunft Bandköpfe mit kleinerer Luftspaltlänge entwickelt werden und die Berührung zwischen Bandkopf und Band verbessert wird, so wird man mit dem erfindungsgemäßen Testverfahren auch in der Lage sein, Fehlerstellen feststellen zu können, welche kleiner als 2,5 · 10 mm im Durchmesser oder in der Tiefe sind.

Die Erfindung ist zwar nur mit Bezug auf mehrere Ausffihrungsformen ausführlieh dargestellt und beschrieben worden, doch ist dem Fachmann selbstverständlich klar, daß verschiedene Änderungen hinsichtlich Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne daß man sich von dem Gedanken und von dem Bereich der Erfindung entfernt.

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Claims (9)

as Patentansprüche;

1. Gerät zum Peststellen von Fehlern In flexiblen magnetischen Speichermedien, gekennzeichnet durch eine Sättigungseinrichtung (12, 14) zum Sättigen des Mediums (10) mittels eines magnetischen Gleichfeldes bestimmter Richtung, weiter durch einen magnetischen Übertrager (16) zum Abtasten des Mediums, ferner durch eine Einrichtung (22) zum Vormagnetisieren des Übertragers derart, daß dessen Magnetfeld gegenüber der durch die Sättigungseinrichtung erzielten Magnetisierung des Mediums entgegengesetzt gerichtet ist, wobei die Magnetisierung des Mediums durch die Einwirkung des Magnetfeldes des Übertragers bis zu einem Punkt auf dem steilen Teil der B,H - Kurve des Mediums verschoben wird und endlich durch eine Fühleinrichtung (20), welche eine Änderung des Übertragermagnetfeldes dadurch feststellt, daß das Magnetfeld in dem Übertrager eine Funktion der Virkung ist, die das Vormagnetisierungsfeld auf die Magnetisierung des jeweils unter dem Übertrager befindlichen Mediums ausübt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22) zum Vormagnetisieren so einstellbar ist,

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daß die Empfindlichkeit .des Gerätes derart verändert werden kann, daß es je nach Art der Fehler diese selektiv feststellt.

3· Gerät nach Anspruch 1 oder 2 zum Peststellen von Fehlern in Magnetbändern, welches mit einem Löschkopf, einem Lesekopf und mit einer Bandantriebseinrichtung versehen ist, durch welch letztere das Band erst an dem Löschkopf und dann an dem Lesekopf vorbeibewegt wird, gekennzeichnet durch eine Quelle (14) zum Erregen des Löschkopfes (12) mit einem Gleichstromsignal, welches stark genug ist, um das Band mit einem Magnetfeld bestimmter Richtung zu sättigen, weiter durch eine Einrichtung (22) zum Vormagnetisieren des Lesekopfes (l6) derart, daß das Vormagnetisierungsfeld gegenüber der durch die Löscheinrichtung (12, 14) erzielten Magnetisierung des Bandes entgegengesetzt gerichtet ist, wobei die Magnetisierung des Bandes unter dem Lesekopf bis zu einem Punkt auf dem äteilen Teil der Hysterese-Schleife des Bandes f verschoben wird, so daß eine an dem Lesekopf vorbeibewegte Fehlerstelle im Band eine deutliche Änderung des magnetischen Flusses in dem Lesekopf hervorruft, und endlich durch eine Fühleinrichtung (20), welche eine Änderung des Magnetfeldes in dem Lesekopf feststellt, wobei das Magnetfeld im Lesekopf eine Funktion der Wirkung ist, die das Vormagnetisierungsfeld auf die Magnetisierung des jeweils

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unter dem Lesekopf befindlichen Bandes ausübt, wenn das Band an dem Lesekopf vorbeibewegt wird.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22) zum Vormagnetisieren so einstellbar ist, daß die Empfindlichkeit des Gerätes derart verändert werden kann, daß das Gerät mehr auf Löcher als auf Hocker bzw. mehr auf Hocker als auf Löcher oder aber auf Löcher und auf Hocker jeweils mit gleicher Empfindlichkeit anspricht.

5. Gerät nach Anspruch 3 nur zum Peststellen von Löchern in Magnetbändern, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22) zum Vormagnetisieren in dem Lesekopf (16) ein Magnetfeld derart aufbaut, daß das Band unter dem Lesekopf bis zu einem Bereich abfallender Magnetisierung auf der Hysterese-Schleife des Bandes entmagnetisiert wird, bei welchem die Differenz zwischen der magnetischen Feldstärke im Lesekopf für ein normales Band und der magnetischen Feldstärke im Lesekopf für ein fehlerbehaftetes Band ein Maximum hat.

6. Gerät nach Anspruch J nur zum Feststellen von Höckern auf Magnetbändern, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22) zum Vormagnetisieren den Lesekopf

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derart vormagnetisiert, daß das Band unter dem Lesekopf bis zu dem Punkt steilsten Abfalles der Hysterese-Schleife entmagnetisiert wird, bei welchem die Differenz zwischen der magnetischen Feldstärke im Lesekopf für ein normales Band und der magnetischen Feldstärke im Lesekopf für ein mit Höckern behaftetes Band ein Maximum hat.

7. Verfahren zum Feststellen von Fehlern in flexiblen magnetischen Speichermedien, dadurch gekennzeichnet, daß

W das betreffende Medium durch ein magnetisches Gleichfeld bestimmter Richtung gesättigt und damit in dieser Richtung magnetisiert wird, daß weiter das Medium nach Fehlern abgetastet wird, daß ferner das Medium in einer zu der durch die Sättigungseinrichtung hervorgerufenen Magnetisierung des Bandes entgegengesetzten Richtung in der mittels eines Vormagnetisierungsfeldes laufend abgetasteten Fläche vormagnetisiert wird, wobei der Magnetisierungswert des Mediums zu einem Punkt auf der B,H - Kurve des Mediums verschoben wird, welcher auf dem steilen Teil der Kurve liegt, und daß endlich eine Änderung in der Stärke des Magnetfeldes beim Abtasten des Mediums von der Fühleinrichtung festgestellt wird, wobei die Stärke des Magnetfeldes des Mediums eine Funktion der Wirkung ist, die das Vormagnetisierungsfeld auf die Magnetisierung des Mediums ausübt,

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8. Verfahren nach Anspruch 7Y nur zum Peststellen von Höckern, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium beim Vormagnetisieren derart mit einem .Vormagnetisierungsfeld versehen wird, daß der abgetastete Bereich des Mediums bis zu dem Punkt steilsten Abfalles der B,H - Kurve des Mediums entmagnetisiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 nur zum Peststellen von Löchern in Medien, welche eine nahezu rechteckige Hysterese-Schleife aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium beim Vormagnetisieren derart mit einem Vormagnetisierungsfeld versehen wird, daß der abgetastete Bereich des Mediums bis zu einem Bereich abnehmender magnetischer Feldstärke der Hysterese-Schleife entmagnetisiert wird.

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