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Vorrichtung zum geräuscharmen Aufzeichnen von Magnetogrammen Die Erfindung
bezieht sich ,auf eine Vorrichtung zum geräuscharmen Aufzeichnen von Magnetogrammen
unter Verwendung eines Aufsprech- bzw. Aufsprech- und Wiedergabeorgans mit einem
im wesentlichen geschlossenen magnetischen Kreis aus hochpermeablem Kernmaterial.
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Bei solchen Aufzeichnungs- bzw. Aufzeichnungs-und Wiedergabeorganen
ist es bekannt, dem aufzuzeichnenden Modul.ationsstrom einen Hilfsstrom zu überlagern,
der entweder aus einem Gleichstrom oder einem Wechselstrom mit oberhalb des aufzuzeichnenden.
Frequenzbereichs liegender Frequenz besteht. Während bei Verwendung eines Gle,ichstrome@s
zur Kennlinienlinearis.ierung in den Modulation.spausen noch ein beträchtliches
Rauschen erhalten wird, verschwindet dies nahezu vollständig, -wenn statt dessen
ein Wechselstrom geeigneter Frequenz und Amplitude dem aufzuzeichnenden Modulationsstrom
überlagert wird. Dias verbleibende Rauschen ist in diesem Fäll von der Symmetrie
des Hilfsstromes und ,der rernanenten Magnetisierung .der mit ,dem Tonträger in
Berührung kommenden ferromagnetischen Geräteteile abhängig und kann auch bei beträchtlicher
Inhomogenität des Toniträgers oder starker Rauhi,gkeit seiner Oberfläche auf einen
nicht mehr störenden Betrag herabgesetzt werden.
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Beim Abtasten des modulierten Tonträgers zeigt sich dagegen auch bei
Verwendung eines überlagerten. Hilfsstromes hoher Frequenz neben dem aufgezeichneten
Signal ein Störgeräusch, das bei voller Au.ssteuevung des Tonträgers etwa die gleiche
Intensität besitzt, wie es unter Benutzung einer Gleichstromvormagnetisierung beim
Aufzeichnen des Signals vorhanden ist. Wenn auch der Pegel dieses 2Modulationsrauschens
etwa qoi db
unter dem Pegel des Signals liegt, so ist es deutlich
wahrnehmbar und begrenzt die Qualität der Aufzeichnung in störendem Maße.
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Der Erfindung liegt nun die neue Erkenntnis zugrunde, daß ,dieses
Störgeräusch sich aus zwei vera schiedenen Anteilen zusammensetzt, von denen der
eine Anteil einer Herabminderung nur schwer-zu= gänglich ist, während der andere
Anteil !durch eine geeignete Ausbildung des Aufzeichnungsorgans auf einen verschwindend'
kleinen Wert herabgemindert werden kann. Der zuerst genannte Anteil des Störgeräusches
ist darauf zurückzuführen, @daß wegen der Streuung der magnetischen Eigenschaften
der einzelnen- wirksamen Teilchen des Tonträgers und wegen des infolge nicht ausreichender
Oberflächengüte des Tonträgers schiwankenden Abstandes - des Tonträgers .von der.
Oberfläche des Aufzeichnungsorgans diese Teilchen das Aufzeichnungsorgan mit einer
um den stati;stischen Mittelwert streuenden remaneuten iVla#gnetisierung verlassen.
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Der zweite Anteil des bei der Wiedergabe auftretenden Störgeräusches
kommt dadurch zustande, daß ,durch die Streuung der- magnetischen Eigenschaften.
der einzelnen wirksamen Teilchen des Tonträgers sowie durch den infolge nicht ausreichender
@Oberflächengüte des Tonträgers schwankenden Abstandes des Tonträgers von der Oberfläche
des Aufzeichnungsorgans eine Rückwirkung auf das die Aufzeichnung .bewirkende Spaltfeld
des Aufsprechorgans hervorgerufen wird.
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Diese Rückwirkung kommt dadurch zustande, daß die angeführten Erscheinungen
beim Aufsprechvorgang ein Schwanken des .magnetischen Widerstandes des den Tonträger
durchsetzenden Kraftlinienflusses zur Folge haben. Dia nun die heute benutzten Aufzeichnungsorgane
den Kraftlinien, solange sie im hochpermeablen Material verlaufen, einen verschwindenden
Widerstand: entgegensetzen, während der magnetische Widerstand des restlichen Kraftlinienweges
am Aurfsprechspalt, der zum Teil -durch die Luft und zum Teil parallel dazu durch
den Tonträger verläuft, wesentlich größer ist, so erfährt der magnetische :Widerstand
des .gesamten Kreises merkliche Änderungen. Die Intensität der im Kreis fließenden
Flüsse schwankt dann etwa in gleichem Maße. Die Verteilung der Kraftlinien :im Aufs.prechspalt
a,uf den Weg,durch Luft und auf den Weg durch den Tonträger schwankt ebenfalls in
,Abhängigkeit von dem magnetischen Widerstand, den der Weg durch den Tonträger darstellt.
Die Schwankungen sowohl der Intensität des Gesamtflusses wie seiner Verteilung führen
zu Schwankungen des Magnetfeldes am Aufzeichnungsort und sind die Ursache des zweiten
Anteiles des beider Wiedergabe auftretenden Störgeräusches, das sich als Rauschen
und Poltern bemerkbar macht.
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Nach der Erfindung wird .daher vorgeschlagen, den magnetichen Kreis
von Aufzeichnungsorganen durch entsprechende Wahl des Kernmaterials und entsprechende
Dimensionierung .der Kraftlinienwege im Kernmaterial, in der Luft und im Tonträger
so zu .gestalien, daß das durch .die Erregerströme hervorgerufene Aufsprechspaltfeld
weitgehend unabhängig von den Schwankungen des magnetischen Widerstandes im Aufsprechspalt
wird.
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Die nach der Erfindung gestellte Aufgabe enthält grundsätzlich zwei
Forderungen, die entweder für sich, aber zweckmäßig zusammen erfüllt werden sollen.
Die Lösung :der ersten Forderung besteht darin, in den magnetischen Kreis bei dem
Aufzeichnungsverfahren durch einen Luftspalt oder durch teilweise Verwendung niederpermeablen
Materials einen Widerstand von .solcher Größe einzuführen, daß_ der Fluß im Kreis
im wesentlichen durch diesen Widerstand bestimmt wird. Insbesondere soll dieser
zusätzliche Widerstand zehnmalgrößer als der Widerstand des übrigen magnetischen
Kreises gewählt werden. Die Lösung der zweiten Forderung besteht darin, den Widerstand
der Kraftlinien im Luftwege des Aufsprechspaltes groß gegenüber dem Widerstand zu
machen, den die -durch den Tonträger verlaufenden Kraftlinien überwinden müssen.
Insbesondere soll der magnetische Widerstand im Aufsprechspalt mindestens das Doppelte
des Widerstandes betragen, den die den Tonträger durchsetzenden Kraftlinien zu überwinden
haben.
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Es sind zwar bereits Anordnungen mit beiderseits des Tonträgers vorgesehenen
Polschuhen ohne magnetischen Rückschluß ,zum Aufzeichnen von Magnetogrammen vorgeschlagen
worden, .die :demnach in Reihe zum Widerstand des Aufsprechspaltes einen sehr hohen
Reihenwiderstand besitzen, doch haben diese älteren Aufzeichnungsorgane nichts mit
der Erfindung gemeinsam. Einmal ergeben ,diese neben einer Längsmagnetisierung des
Tonträgers eine unerwünscht starke Querkomponente, auch zeigen * diese Anordnungen
einen schlechten Frequenzgang und nichtlineare Verzerrungen. Weitere Nachteile bestehen
in dem größeren elektrischen Leistungsaufwand und einer großen Empfindlichkeit gegen
äußere magnetische Störfelder, auch ist die Kopfjustierung und die Einführung des
Tonträgers schwierig. Im Gegensatz hierzu bezieht sich die Erfindung auf Anordnungen
mit einem nahezu geschlossenen Weg für die Kraftlinien in Kernmaterial und vermeidet
die obengenannten Nachteile.
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Es ist bei. Anordnungen mit nahezu, geschlossenem Weg für die magnetischen
Kraftlinien vorgeschlagen worden, zusätzlich zu dem Aufsprechspalt einen oder mehrere
Luftspalte vorzusehen. In einem Fall :dienen .diese Hilfsluftspalte,deren Widerstand
vorzugsweise einstellbar ist, dazu, äußere magnetische Störfelder zu kompensieren.
In einem anderen Fall wird vorgeschlagen, in dem Kern des Aufsprechorgans einen
zusätzlichen Luftspalt vorzusehen, dessen Breite wesentlich größer als die des Hauptspaltes
ist.- Letzterer soll dazu dienen, das aufzeichnende Magneffeld in Richtung des Magnetogrammträgers
möglichst eng zu begrenzen und möglichst hohe Frequenzen aufzeichnen zu können.
Die durch die Erfindung gegebene Lehre
zur Beseitigung von Störaufzeichnungen
wird in diesen Literaturstellen nicht gegeben. Insbesondere fehlt dort die zusätzliche
Anweisung, den magnetischen Widerstand im Aufsprechspalt möglichst groß im Vergleich
zu dem Widerstand zu wählen, den die magnetischen Kraftlinien beim Durchsetzen des
Tönträgers zu überwinden haben.
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Die zweite Forderung, den. Widerstand für die am Aufsprechspalt nicht
.den Tonträger durchsetzenden Kraftlinien möglichst groß zu, machen, kann durch
einen möglichst kleinen Querschnitt der sich gegenüberstehende Flächen der Polschuhe
sowie durch Einlegen von elektrisch leitfähigem, nicht magnetischem Material erfüllt
werden. Beide Maßnahmen werden bei handelsüblichen Köpfen zum Teil bereits angewendet,
jedoch lediglich aus fertigungstechnischen Gründen. Eine Nachrechnung zeigt, :daß
bei den gebräuchlichen Dimensionierungen die gestellte Forderung nach einem wesentlich
größeren Widerstand als dem, den die durch den Tonträger verlaufenden Kraftlinien
überwinden müssen, noch nicht erfüllt werden.
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Die beiden nach der Erfindung vorgeschlagenen Forderungen können auf
verschiedene Weise erfüllt werden. So kann dieser zusätzliche Widerstand durch einen
Kern aus einem niederpermeablen Werkstoff, gegebenenfalls mit einem zusätzlichen
Luftspalt, gebildet werden. Auch können Abschirmkörper aus elektrisch gut leitenden,
nichtmagnetischen Werkstoffen in den Magnetkreis eingeschaltet sein. Auch kann die
Anordnung beispielsweise so getroffen sein, d'aß der Polschuh an der auflaufenden
Seite vordem Aufsprechspalt aus niederpermeablem Werkstoff besteht. Eine weitere
Möglichkeit besteht darin, unmittelbar hinter dem Aufsprechspalt an der dem Tonträger
abgewandten Seite Abschirmungen aus gut leitendem Material anzubringen, die den
Streufluß des Spaltes verringern.
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Ein nach der Erfindung ausgebildeter Aufzeichnungskopf hat den Vorteil,
daß er sich sowohl bei Verwendung eines Gleichstromes als auch eines Stromes hoher
Frequenz zur Kennlinienlinearisierung mit gleich gutem Ergebnis benutzen läßt. Bei
Benutzung von Gleichstrom wird sowohl das in den Modulationspausen als auch das
bei Anwesenheit von Modulation auftretende Grundrauschen vermindert. Bei Verwendung
eines Hilfsstromes hoher Frequenz ist zwar das Grundgeräusch in den Mo.dulationspausen
verschwindend gering, so daß hier keine Verbesserung mehr erzielt werden kann. Es
wird aber durch die Erfindung das bei Anwesenheit von Modulation noch auftretende
starke Rauschen ebenfalls erheblich vermindert.
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Die Erfindung ist an Hand der Fig. i und 2 näher erläutert.
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Fig. i ,zeigt schematisch einen Aufsprechkopf nach der Erfindung,
der erforderlichenfalls auch zur Wiedergabe von Tonaufzeichnung benutzt werden kann;
Fig.2 zeigt das Ersatzschema für die Widerstände :des magnetischen Kreises gemäß
Fig. i. In Fig. i bedeutet i einen Kern aus hoc.hpermeablem Material, :der mit den
Erregerwicklungen und 3 für den Modulationsstrom und die Gleich-oder Wechselstromvormagnetisierung
versehen ist. Der Kern i weist den Aufsprechspalt 4 auf, der etwa die übliche Breite
von 3o ,u erhalten kann. Der Spalt kann von einer Folie mit hohem elelctrischem
Leitvermögen ausgeführt sein, wie .dies zur leichteren Herstellung des Spaltes und
zur Kraftlinienverdrängung durch Wirbelstrombildung günstig ist. Über diesen Spalt
4 bewegt sich der Tonträger 5 hinweg. Weiterhin ist ein Luftspalt 6 in dem Kern
i .des Aufsprechkopfes vorgesehen.
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Im Ersatzschema in Fig.2 bedeuten RK den magnetischen Widerstand des
Kernes i, RL den magnetischen Widerstand des zusätzlichen Luftspaltes 6 und Rs den
magnetischen Widerstand des Aufsprechspaltes 4. Dieser Widerstand RS des Aufsprechspaltes
ergibt sich aus der Parallelschaltung zweier Widerstände RSL und RST. Der
Widerstand RSL ist derjenige, den die Kraftlinien überwinden müssen, ,die durch
die Luftstrecke am Aufsprechspalt verlaufen, und der Widerstand RST ist der, den
der eigentliche Nutzfluß, der durch den Tonträger verläuft, überwinden muß.
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Wegen der hohen Permeabilität des Kernmaterials ist, bezogen auf die
gleiche Länge und den gleichen Querschnitt, der magnetische Widerstand im Kern um
den Faktor,u kleiner als der der Luftstrecke. Infolgedessen ist der magnetische
Widerstand RK des Kernes verhältnismäßig klein, so daß bei nicht vorhandenem zusätzlichem
Luftspalt 6 mit seinem Widerstand RL der magnetische Widerstand Rs gegenüber RK
überwiegt. Andererseits ist aber der magnetische Widerstand RSL kleiner oder höchstens
von gleicher Größe wie .der dazu parallel liegende Widerstand RST, der von dem Nutzflußdurchsetzt
wird. Schwankt nun infolge der Inhomogenitäten und Oberflächenrauhigkeitdes Tonträgers
bei dessen Vorbeilauf vor dem Aufsprechspalt der Widerstand RST, so tritt damit
eine nennenswerte Änderung des Gesamtwiderstandes und, damit eine Rückwirkung auf
den Fluß des Gesamtkreises wie auch eine Änderung der Verteilung des Flusses auf
auf RSL und RST auf.
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Die Rückwirkung auf den Gesamtfluß kann aber dadurch auf einen verschwindend
kleinen Wert gebracht werden, daß entweder der Widerstand RK groß gemacht wird,
oder daß ein zusätzlicher Widerstand RL hinzugefügt wird; so daß die Summe der Widerstände
RK und RL groß im Vergleich zu dem Widerstand RS wird. Es hat sich gezeigt, @daß
bei Hinzufügung eines .zusätzlichen Luftspaltes von 4 mm Länge bei einem Aufsprechkopf
üblicher Bauart eine Herabsetzung der durch den Tonträger verursachten Schwankungen
der Spaltintensität ummehr alis die Hälfte erzielt wird. Dadurch läßt sich bei durchschnittlichen
Betriebsbedingungen der Rauschpegel auf etwa die Hälfte herabsetzen. Bei subjektiver
Beurteilung ist ,der Gewinn noch größer, da die durch grobe Inhomogenität und starke
Oberflächenrauhigkeit verursachten, gehörmäßig besonders unangenehm
empfundenen
tieffrequenten Anteile im Störspektrum, wie Poltern usw., besonders stark unterdrückt
werden. Die höherfrequenten Störanteile, die :durch räumlich ausgedehnte Unregelmäßigkeiten
verursacht werden und im allgemeinen ein gleichmäßiges Rauschen zur Folge haben,
werden hierbei weniger unterdrückt.
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Dem Ersatzschema in Fig. 2 entnimmt man noch, daß die Verteilung des
Gesamtflusses auf RST RSy dann weniger abhängig von den Schwankungen -von RST wird,
wenn der zum Widerstand RST parallel liegende Widerstand RSL isehr viel größer als
RST gewählt wird. Auch in diesem Fall wirkt sich eine Schwankung von RST nur in
vierschwindendem Maße auf die Intensität des Spaltfeldes aus. Um diese Lösung der
Erfindung zu verwirklichen, müß der Querschnitt im Aufsprechspalt sehr klein gewählt
werden. Das Einlegen einer metallischen leitfähigen Folie im Spalt- oder das Anbringen
einer Abschirmung auf der dem Tonträger abgewandten Seite des Spaltes erhöht infolge
der durch Wirbelstrombildung in diesen Leitern eintretenden kraftlinienverdrängenden
Wirkung den magnetischen Widerstand in der gewünschten Weise.