磁性录音--开盘机原理导论

小烧兄 · 发表于 2015-1-19 08:59:08

赶快注册并登录访问我们网站，呈现更多精彩内容！

您需要登录才可以下载或查看，没有帐号？注册加入

x

转自开友“深部流体”的翻译

磁性录音–––开盘机原理导论，原文：德国之声

译者的话：
1.文中所述的水平，指磁通量水平，电压水平，电流水平，功率水平等，是一个强度性质，一般采用相对值(dB值)表示，其参考标准(0dB)各不相同，在本文中尽可能明确注明；

2. 文中偏置，偏磁，偏置水平等术语的含义相近，对应的英文都是bias，或biasing；

3. 关于音频，术语回放，放音，重现的含义相同；

4. 术语通量，磁通，磁通量等一般指磁带上包含的磁性的磁通量，单位nWb/mm，但磁通水平为相对值(dB)；

5. 文中磁带机，录音机等，都表示开盘式磁带录音机，简称开盘机；

6. 文中，第7部分中调整与校准(alignment)同义，调节(adjustment)的含义略有不同

7. 为了减少错误翻译，尽量按照原文直译，所以译文中部分句子不太符合中文的阅读习惯；

8. 原文为德国之声的培训资料，特点如下：
严谨可靠----比较正式规范的来源，具有一定的权威性
覆盖面全----包含了开盘机原理的所有重要的问题；
语言简洁----提纲式讲解，废话不多，几乎所有的句子都提供了有用的信息；
语义明确----原文的语言表述规范，含义清晰明确，很少有歧义的句子；
条理清晰----采用章节标号顺序，方便定位内容和总体理解原理，以及便于前后对照
公开共享----原文在德国之声网站全文公开共享，关于翻译后的版权问题，我会联系德国之声

9. 原文讨论的例子以德国和瑞士的开盘机为主，相对于美，日机器，对于国内玩家参考价值大；

10. 预计2个月后完成修订版，修订更新内容如下：
所有的插图中的语言翻译为中文，并增加简短的解释说明；
增加中英(德)术语翻译对照表，便于正确理解和使用术语；
修改病句和错误的翻译；
在保证语义不变的情况下，使语言更加易读和易理解；
根据读者反馈的信息修改；

11. 预计6个月后完成第二版，内容待定；

12. 初版内容错误较多，请读者谨慎参考；

13. 提供排版后的pdf文件，美化字体和排版格式，便于阅读；

14. 译者联系方式，lidedong@gmail.com，欢迎读者的任何修改意见，建议，提问等，将尽力解答。

目录
导言
1.主导轴驱动
  1.1主导轴伺服控制原理
  1.2. 测速系统
  1.3. 相位比较器
1.3.1. 模拟相位比较器
1.3.2. 数字相位比较器
  1.4. 频率 - 电压转换器
1.4.1. 模拟频率电压转换器
1.4.2. 数字频率电压转换器
  1.5. 改变主导轴转速
  1.6. 直流电机
  1.7. 驱动磁带

2. 磁带张力控制
  2.1. 刹车系统
2.1.1. 伺服刹车原理
  2.2. 放音过程的张力
2.2.1. 磁带张力伺服原理
2.2.2. 磁带张力正向调节
  2.3. 磁带张力检测
2.3.1. 供带张力
2.3.2. 收带张力
  2.4. 快速卷带过程张力
  2.5. 磁带运动传感器

3. 磁性录音原理
  3.1. 磁带和音轨
  3.2. 磁化模式
  3.3. 磁带的磁性特征

4. 录音过程
  4.1. 抹音
  4.2. 磁性原理基础
  4.3. 偏磁
4.3.1. 直流偏磁
4.3.2. 高频偏磁
  4.4. 偏磁的设置
4.4.1. 1KHz方法
4.4.2. 10KHz方法
  4.5. 噪音
4.5.1. 磁带的噪音
4.5.2. 直流噪音
4.5.3. 调制噪声
  4.6. 录音磁头
  4.7. 录制损失
4.7.1. 录音磁头损失
4.7.2. 自退磁
4.7.3. 总录音损失

5. 放音过程
  5.1. 原理
  5.2. 放音磁头
  5.3. 放音损失
5.3.1. 感应损失
5.3.2. 缝隙损失
5.3.3. 磁带接触损失
5.3.4. 铁损失
5.3.5. 总放音损失

6. 均衡
  6.1. 振幅的统计分布
  6.2. 标准（磁）通量曲线
  6.3. 录音均衡
  6.4. 放音均衡
  6.5. （磁）通量水平
  6.6. 测试带（校准带）

7. 音频调整与测试
  7.1. 录音机的消磁
  7.2. 放音部分调整
7.2.1. 放音电平调整
7.2.2. 放音磁头方位(角)调整
7.2.3. 放音均衡调整
7.2.4.放音电平最终调整
  7.3. 录音部分调整
7.3.1. 录音磁头方位(角)调整
7.3.2. 偏磁调整
7.3.3. 录音电平调整
7.3.4. 录音均衡调整
7.3.5.录音电平最终调整
  7.4. 最终的声音质量测试
7.4.1. 失真测量
7.4.2.噪音测量
7.4.3. 抖晃测量
  7.5. 特殊的调整
7.5.1. 音轨对齐
7.5.2. 磁头方向(角)调整
7.5.3. 磁头倾斜调整

导言
磁性录音
1898年, 丹麦人Poulsen制造出世界上第一个完整的磁性录音机（钢丝通过磁鼓的方式）。1938年第一个采用塑料基磁带（氧化铁涂层）的录音机投入使用。从那时起，磁性录音成为存储声音的最流行的方式，并且用于广播节目的发送。早期人们也尝试过采用磁盘记录和照相记录（光记录）来存储声音，但它们都被证明不适用于广播节目。虽然数字录音系统越来越受到重视，模拟磁记录仍在广泛使用，并且还会继续使用很多年。
磁带录音过程涉及到机械，磁性和电子技术。为了充分理解整个系统，所有这些知识都应该掌握一些。在维修过程中，机械的部分总是要最先处理的。因此，这个课程将从录音机的机械部分开始。

1.主导轴驱动

使用传统上的同步交流电机时，电机的转速会被“锁定”在市电电源的频率上。我们可以通过转换电机绕组来提供两个带速。电机的转子可以在外层，也可以在内部，此时我们需在电机转轴的下方附加飞轮。电动机的转轴可以向上延伸出来，成为主导轴。

缺点：
  a) 电动机的转速不能随意改变 (例如特殊效果处理或导频系统)
  b) 如果电源频率不合适，磁带的运行速度会出错

其他的厂家(例如Studer)使用了可以进行速度调节的交流异步电机。在所有的这类系统中，主导轴上附加了发生器或者称之为转速表。发生器产生的频率正比于主导轴速度。这个频率会同标准(参考频率)进行比较。如果两者不相同，主导轴的速度会被重新调节。在这样一个闭环系统（伺服系统）中，速度始终被检测和调节，以确保主导轴转速稳定在正确的速度上。因此，这样的系统可以根据需要来调节速度，它不受市电的频率的约束。
主导轴可以被交流电机直接驱动，例如Studer系列机器，或者被交流电机直接驱动，例如Nagra，也可以通过皮带传动直流电机驱动，例如Telefunken M15/M15A。

1.1主导轴伺服控制原理
主导轴速度控制电路，都是基于同样的原理：从主导轴速度导出频率，这个频率(ftacho)再与一个恒定的精确的参考频率(fref)进行比较。这个比较两个频率的电路产生一个信号，它表示主导轴频率和参考频率之间的不同。这个信号被称为误差信号。这个误差信号控制着被用于主导轴电机的伺服放大器。整个系统表示为伺服系统，它实际上是一个闭环NFB系统。

图1. 主导轴伺服系统原理

为了比较主导轴和参考频率，我们应用了两个不同的方法，即相位比较法和频率比较法。

1.2测速系统
测速系统提供主导轴的实际转速的信息到伺服系统。在所有的情况下，这个系统总是产生一个搭载了频率信息的信号。
不同的方法被用来生成这个转速频率。在大多数情况下，该信号通过感应产生，即电感线圈。转子已经被设定了极数，它同时与主导轴转速和发生信号的频率相关。电极可以由槽或齿组成，被安装在主导轴转盘上（例如nagra），或者在马达的外部（例如Studer）。
这些安装在轮辋上的齿或槽必须尽可能地减少加工误差。此外，该轮必须无任何偏心的运转，否则将会导致频率拨动。测速表头会被直流磁化。齿的不断运动引起了磁场变化，这种磁场的变化产生了一个频率的电压，其体现了主导轴的转速(ftacho)。
Nagra录音机使用了一个齿状飞轮，它带有一个单一的测速表头。为了减少主导轴偏心运动所引起的干扰，我们采用了两个测速表头。

图2，在系统中，这两个表头通常相隔180度安装。其中一号表头可以微量地调整位置，以获得最佳的性能。电位器被设置为与表头相同的电压(应用于Studer A80/A81)

图3，另一个方法的测速发生器：随同主导轴（电机）一起转动的内环抵抗固定的外环，二者具有相等齿数的。外环包括一个线圈，它被直流电流磁化，用于测定转速。（应用于Studer A700， B67和Telefunken M15/M15A）

1.3. 相位比较器
相位比较器产生一个依赖于输入频率和基准频率之间的相位关系的输出信号。实际上，这意味着这两个频率必须是平均绝对相等。采用相位比较器的伺服系统通常维持约90°相位差。

如果这个系统被应用于振荡器，我们称之为锁相环（PLL）系统。

图4，相位比较器的原理

许多不同的电路都可用作一个相位比较器，它们主要分为模拟电路和数字电路两大类。

1.3.1. 模拟相位比较器
用于相位比较器的电路类似于调制器，解调器或者混合器的电路。

图5，模拟相位比较器使用的电路，它也被称为相位鉴别器

这个电路产生一个输出信号，它与调制电路原理类似
fout=(f1+f2) 和(f1–f2)
相位比较器应用了公式的第二项(f1–f2)。第一项得到的是一个相对的高频，它能被过滤器消除掉。当两个频率相同时，这项(f1-f2)的数值为零。这样输出的信号是一个直流电压。这个电压的大小取决于f1和 f2之间的相位关系。当两个频率是不同的，输出端产生一个交流信号。

图6，相位比较器的典型的输出信号为f1和f2之间的相位差的函数。

只要两个频率尚未同步，该鉴相器就会产生一个交流信号。它实际上是一个无有用的错误信号。因此，在实践中需要额外的装置用来产生一个有用信号，以便控制主导轴电机的转速。
1.3.2. 数字相位比较器
这里通常应用了不同的原理。此外，还有专门的IC可用于伺服系统。在此我们使用普通的异或门来说明其基本原理：

图7，最简单的数字相位比较器可以是一个异或门

输入信号和输出信号之间的关系示于下图：

图8，一个异或门的输出信号反馈为两个不同相位的信号

只有在0和180°之间的部分可以使用。另外，该相位比较器通常接近90度操作。这种简单的电路的缺点是，当驱动电机尚未在同步速度运行时，它不能提供一个有用的信号。因此在实践中使用了更复杂的集成电路或用于伺服控制的专用集成电路。
1.4. 频率电压转换器
这些电路产生取决于输入信号频率的信号。当输入信号为测速频率的时候，输出电压将被用作误差信号。

图9，频率电压转换器示意图

频率电压转换器只接收一个输入频率。基准频率由变换器的一些电路元件提供，它不会物理地出现在电路中。如果输入频率发生变化，频率电压转换器的输出电压就会相应地产生某些变化。因此，使用了频率电压转换器的伺服系统会允许主导轴速度的微小变化，这样一个使用了相位比较器的系统才能够保持主导轴速度的绝对恒定。因此，频率比较器的模拟和数字的解决方案都是可能的。
1.4.1. 模拟频率电压转换器
该电路可以被理解为一个具有调谐电路的相位比较器，这个调谐电路可以被当做参考频率的来源。

图10，模拟频率电压转换器的原理图

在该电路中，L和C代表了参考频率。该电路具有以下特点：

图11，在频率电压转换器中，输入频率和输出电压之间的关系

这个原理被应用于Nagra 3 和 Telefunken M15。
1.4.2. 数字频率电压转换器
这些电路使用一个单稳态触发，产生规定长度的脉冲。脉冲的长度是整个电路的基准，其精度决定了主导轴速度控制的精度。

图12，单稳态触发器的示意图(上)，增加频率的输入信号与时间的关系图(下)

定时器集成电路555可用于以下应用：

图13，含有定时器集成电路555的单稳态触发器的电路。把输入信号微分处理产生短脉冲，把输出电压积分处理产生一个纯直流信号

这个原理被应用于Studer A77, B77和Nagra 4。

1.5.改变主导轴转速
由于大多数磁带机具有不同的带速，因此主导轴的速度必须是可控的。原则上有两种方法来实现这一点：
1. 对测速信号进行操作，例如，为了实现二倍的主导轴速度，测速信号可以被分割为一半。
2. 对基准(参考)进行操作，对于相位比较器来说，基准是一个频率。如果这个频率增加一倍，那么测速频率也就增加一倍，所以主导轴将在二倍的速度下运行。
对于电压比较器的电路，我们需要处理电路元件来设置的电路的内部基准(参考)。
对于可变速度应用要求，我们需要连续地处理这些参数。方法1不适合这种变化。在这种情况下，可变速度的操作使用了方法2，然而标准的主导轴速度的操作使用了方法1。

1.6 直流电机
大多数的现代磁带机使用了直流电动机。它具有以下优点：
  - 磁带速度与供电电源的频率无关；
  - 可以使用电池供电；
  - 实现高精度的伺服系统；
  - 容易实现可变的带速；
  - 高效；
  - 运行噪音低；
  - 低杂散磁场。
为了产生旋转运动，我们需要把直流电转换为一个能够根据转子的位置而改变其方向的电流。传统上，可以采用一个环绕在转子上的换向器和固定的电刷来实现这一点。

图14，电机的原理：在恒定磁场中，电流通过旋转线圈产生了机械力。为了继续进行旋转，当这个转子磁场与定子磁场的方向重合时，在线圈中的电流改变了方向。

图15，转子上的换向器供应不断变化的电流给转子线圈，它为转子提供了恒定的力。这个电流通过了电刷提供给转子。

直流电动机的机械换相有以下缺点：
  - 安装了电刷和换向器；
  - 机械噪音；
  - 电弧和高频辐射；
  - 非线性角度扭矩；
  - 旋转的线圈会产生离心力。
由于使用了换向器的直流电机很便宜，尽管有这些缺点，至今它仍被广泛应用于简单的盒式录音机。
电子换向避免了机械换向的各种弊端。因此，在所有的现代化专业磁带机和更先进的消费电子设备中都使用了电子换向器。电子换向利用了霍尔发生器来以检测转子的位置。它也通过电流放大器来控制定子的电流，从而在定子绕组中实现了旋转磁场。
作用原理：
转子是一个具有一组或多组磁极的永磁体。霍尔发生器被安装在定子上以检测转子的位置。霍尔发生器产生的信号控制了晶体管放大器，其输出的电流通过定子绕组产生磁场，从而为转子提供了恒定扭矩。如果转子以恒定速度旋转，那么通过定子绕组的电流将呈现为正弦波形状，其频率同步于转子的转速。

图16，无电刷的直流电机和换向电路的原理。

电机的转子和定子的霍尔换向器以及电子电路，有许多不同的安置方式。有的方式把换向电路整合在电机中（安培440），有的方式把换向电路外置（EMT，STUDER，TELEFUNKEN），也有的方式把换向电路设置为伺服放大器（EMT，STUDER A807）。
所有这些电动机具有相同的优点：
  - 无机械磨损（除轴承）
  - 适用于非常低和非常高的速度，
  - 高效率，
  - 恒定角速度和转矩，即使在非常低的速度（直接驱动电唱机），
  - 无电弧和高频辐射。

1.7. 驱动磁带
专业的磁带机对机械特征有着非常严格的要求：
a）磁带必须以恒定的速度传送，
b）磁带必须从供带盘出发，由主导轴控制通过磁头后，到达收带盘。这个过程中，磁带必须平铺在磁头上，即不能向上或向下移动，也不能飘动和振动（纵向）。
加压辊被用来按磁带主导轴，迫使它在绞盘的圆周速度运行。压力辊必须满足绞盘在这样一个角，即在磁带将第一触摸绞盘和更高的压力辊。这是必要的，以避免所述加压辊（橡胶）的偏心影响的磁带速度。应用了压带轮来把磁带压在主导轴上，从而迫使磁带按照主导轴的圆周速度运行。压带轮必须与主导轴保持一个角度，即在磁带将首先接触到主导轴，然后才能与压带轮接触。为了避免上述的压带轮（橡胶）的偏心影响到磁带速度，这样做是非常必要的。

图17，压带轮和主导轴的排列。从磁头过来的磁带必须首先接触主导轴，然后才是压带轮。

压带轮通过一个由弹簧加载的螺线管的作用紧压主导轴上。这个压力可调，其正确的值参考机器的服务手册。在机器使用的过程中，主导轴和压带轮总是会沾上一些磁带颗粒和灰尘，因此两者都必须定期用酒精清洗（如每天）。
在某些情况下，对它们进行润滑护理是必不可少的，但一定要清除主导轴和压带轮上所有的油迹。
主导轴必须垂直于磁带，压带轮必须与主导轴保持平行。在一些机器中，可以进行调整。我们可以通过观察直接从主导轴出来的磁带，看看它有没有任何向上或向下扭曲的趋势，来检查压带轮的位置。错误的调整会导致磁带卷曲和损坏。

图18，如果主导轴和压带轮的轴线不平行，磁带将被扭曲和拉出轨道。

当压力和/或调整不正确，磁带的滑动会增大。这也将增加磁带的抖动和晃动，我们可以使用合适的工具进行检查。需要注意的是，滑栋和抖动以及晃动也与磁带机其他机械参数相关，如灰尘，磁带的张力以及制动器的调整。
主导轴（以及它的电机和/或飞轮）设计的精度非常接近于公差。小心不要碰撞它，损坏的主导轴必须更换。

2. 磁带张力控制
专业的磁带机通常有一个复杂的磁带的张力控制系统。在磁带机的所有操作模式下，磁带的张力是非常重要的：
  (1)在回放过程中，需要一定的磁带张力，以确保磁带与磁头的良好接触；
  (2)在卷带过程中，需要一定的磁带张力，以确保磁带的安全运行，并提供了良好的带“饼”；
  (3)在卷带后的制动过程中，磁带张力必须保持在安全范围，以防止过度拉紧和过度放松磁带。
为此发展出来许多方法和技术来解决这些需求。通常他们结合了电子和机械方面的特征。

2.1. 刹车(制动)系统
刹车总是一个机械作用。这个机械通常包括一个安装在卷轴上的刹车鼓以及一个加载弹簧的刹车带。当制动发生时，它们之间会产生摩擦。有些机器使用制动蹄片取代了带状的刹车带（Nagra）。
机器在运行时(回放或者录音模式)和快速卷带时(快进或者快退)，刹车被脱开(关闭)。这个过程是通过电磁铁拉动刹车带脱离刹车鼓来实现的。当这个电磁铁断电时，它又会被制动弹簧拉动，从而实现了刹车。这确保了在断电的情况下，磁带仍然可以平稳地停下来。

图19，转轴刹车的原理，显示了刹车鼓，刹车带以及松开刹车的电磁铁，当这个电磁铁动作(后退)时，刹车被脱开(关闭)。

当机器不运行时，刹车器始终发生作用，此时难以移动的磁带来进行手工编辑。因此，许多机器有一个EDIT模式。在此编辑模式下，刹车器部分或全部释放，使得磁带可以很容易地移动。
2.1.1. 伺服刹车原理
对于供带盘（左）的刹车和对于收带盘（右）的刹车总是同时进行。这里要考虑到旋转的卷轴和电动机具有相当的惯性（能量），尤其是在快速卷带过程中。
在快速卷带停止的时候，如果收带盘停止得比供带盘更快的话，将会导致磁带溢出卷盘。因此，作用于供带盘的制动转矩必须要大于收带盘的制动转矩。在这种方式下，磁带始终保持了一定的张力，直到彻底停下来。这是通过正确地定位刹车带来实现的。

图20，在快倒卷带的过程中，右边卷轴的伺服制动。当刹车鼓顺时针转动时，在弹簧的作用下，摩擦趋于增加刹车带的张力。

当刹车作用时，刹车弹簧拉紧刹车带。这个刹车鼓顺时针转动（见箭头）。鼓和刹车带之间的摩擦会把刹车带拉向弹簧，从而拉紧刹车带，因此增加了制动力。这个作用不会发生在左侧刹车。因此右边刹车比左边强烈：磁带会被一直被拉紧。

图21，在快进卷带的过程中，同样的右边的刹车确是不同的。当刹车鼓逆时针转动时，摩擦趋于减少刹车带的张力。

当刹车作用时，刹车弹簧拉紧刹车带，但这次刹车逆时针转动。摩擦拉动刹车带原理弹簧，进而减少了制动力。右边刹车产生了比左边更少的制动力矩：磁带还是会被一直被拉紧。
2.2. 放音过程的张力
在磁头附近，磁带最好要保持恒定的张力。这样可以保持恒定的磁带–磁头接触压力。这是很重要的，因为只有这个磁带张力会把磁带压在磁头上。在专业录音机中不会使用压力垫。因为它们都可能引起不适当和不均衡的磁头磨损和其它麻烦。
恒定的磁带的张力也将保持最小的磁带滑动。这种滑动是由于磁带主导轴和压带轮之间的打滑（通常向后但可能也向前）所引起的。少量的磁带滑动总是存在的。然而，运转大卷轴磁带的整个长度范围内，这它应该是相当恒定的。
理想情况下，收带的张力和供带的张力应大致相等和恒定，从而使主导轴移动磁带，而不是拉动磁带。在播放模式下，这可以通过拉回压带轮进行容易地测试。此时磁带应轻松地来回移动，但既不应加快向前的速度，也不应强烈地减速。

图22，在播放模式下，收带张力和供带张力应该产生近似相同的力量。

如果不采用伺服系统提供恒定的磁带张力，当供带卷盘上的磁带越来越少时，磁带的张力将增加。

图23，卷盘半径与磁带张力之间的关系。如果转矩（r * F）保持恒定，当卷盘半径减少时，磁带张力F会增加。

在磁带卷盘直径减小的过程中，由于带盘变小，其直径越来越短，因此它会被(磁带)拉动得越来越快。这将会导致朝向磁带盘尾方向的滑动增加。更多的滑动意味着有效地降低了带速。在这样的状况下进行录音时，磁带开始部分实际的带速将会高于磁带结尾部分。
如果使用一个具有恒定磁带张力的录音机回放这样录音过程所得到的磁带，或者更坏的情况：如果在编辑的过程中，把这个磁带接近结尾的部分剪切并且转移到另一盘磁带的开头，并且仍然采用同样的机器进行回放的话，这个剪切的部分会被以更高的速度播放，因此，音调会变高。
测定滑动的过程进一步解释了这个作用：首先，使用一个具有最大直径的满盘磁带(在德国设备上1000米)，无论是全轨，还是立体声的两个轨迹，都在磁带的开头部分录制恒定频率(典型的为3kHz)的录音。然后，把两个磁带卷盘对调，近似空盘的卷盘现在被安置在左边。这样的话，在回放的过程中，之前录制的频率被测量，得到的频率变化以%给出。
某些磁带机简单地施加一个恒定的扭矩给以供带盘和收卷盘（例如安培440，Studer PR99）。这导致了不同卷轴直径情况下磁带张力的强烈变化。为了避免滑动，这些机器通常需要较高的压带轮压力。有些机器（如安培440）有选择开关，用于不同的盘心直径。当使用了直径小的盘心时，这样做可以降低卷轴的转矩。

2.2.1. 磁带张力伺服原理
在整个磁带长度范围内，磁带的张力都应该维持相当的恒定，在状况好的机器里面，其张力值在标准值的10%范围内。为了正确地检测收带和供带盘上面磁带的张力，要使用一些必要设施。通常，在机器上面安装了几个感应杆，它们被弹簧拉制并且可以被磁带移动位置(转动一定的角度)。这样，磁带的张力受到这些感应杆位置的控制。来自于这样的感应杆的信号可以是，例如：
  a) 纯机械的，用于控制左卷轴上的刹车和右卷轴上的可变摩擦离合器（Nagra）
  b) 电阻值的变化（例如，Studer的A80或C37）
  c) 光强度的变化
  d) RF耦合的变化（例如，Studer B67）
  e) 鉴别器线圈中的铁芯位置的变化（例如，Nagra IS）

有几种方法用于正确地设置磁带张力：
  1) 刹车鼓和刹车带机械地连接到传感器上（TELEFUNKEN M15，Nagra）
  2) 通过感应杆位置来控制提供给卷带电机的电压（如StuderB67，A807）
  3) 也可以通过供应一个受控的直流电进入供给电动机的交流电中来设置主导轴之前的张力; 此时直流电使电机充当电涡流制动（如Studer A80）

图24，机械方式的供带盘磁带张力伺服原理。

电子磁带张力控制的例子如下（Studer B67）
磁带张力传感器由一个高频振荡线圈和一个耦合线圈组成。在两个线圈之间有充当屏蔽作用的铝叶片。随着磁带张力的变化，该叶片发生了移动。输出电压取决于这个遮蔽叶片的位置。

图25，Studer B67的磁带张力控制原理。

获得的信号传递给电动机控制电路板。在不同的操作模式下，如播放，向前向后卷带以及刹车，磁带传输逻辑开关切换不同的电阻给误差放大器中，从而提供了不同的磁带张力。误差放大器产生信号Ux；信号Uy来自于20V的交流电压。经过整流产生了正弦半波电压。该误差信号的Ux用于调制（乘）电压Uy。正弦半波信号YAN-M1的幅度正比于控制电压Ux。因此通过电动机电流受到了控制。在播放模式下，每边的磁带张力都可以单独调整(R201和R204)。在快速卷带时，两个方向的受限张力也可以调节(R202和R205)。在某一个位置上，磁带张力达到了限制值(峰值张力)，可以通过电位器R203和R206来为收带侧设置合适的限制值。
在刹车过程中，电机的电源被连续地控制。磁带停止时，电机电源被切断。在制动过程中，供带侧的磁带张力不超过播放模式下设定的张力值。

2.2.2. 磁带张力正向调节
一些磁带机不使用磁带张力反馈系统，但使用了控制系统计算所需盘轴扭矩来实现恒定的磁带张力。当带盘直径减小时，为了实现恒定的磁带的张力，必需减少在该盘轴的转矩。由于供带盘或者收带盘的旋转速度成反比盘带的直径，旋转速度可以被用来计算所需的盘轴转矩。为此，卷带电机安装有测速系统。电机的转速（卷轴速度）被用于计算所需要的电机电流。更高的卷轴速度将导致较低的电机扭矩。同时控制电路也考虑了磁带速度。这个过程使用了模拟和数字控制电路。例如：Studer B62，A807

2.3. 磁带张力检测
磁带机的磁带张力必须定期地进行检查，以保持磁带传送速度和恒定。为此我们需要测量磁带张力，以确保它们符合在机器制造商的规范。磁带的张力可以通过弹簧天平和旧磁带的卷轴来测量。

2.3.1. 供带张力
将带盘安放在供带电机的阀芯上，磁带绕过左侧的张力感应杆。在磁带末端，把磁带打个结，连接在一个合适的弹簧拉力计（例如200 gr = 2N）上。当机器在播放模式下，磁带被缓慢且稳定地从供带卷盘拉动，同时读出弹簧拉力计上力的大小。对满盘磁带和空盘磁带都应该分别进行这样的操作，并且检查两者的张力的大小是否相同。

图26，供带张力测量原理

2.3.2. 收带张力
将带盘安放在收带电机的阀芯上，磁带绕过右侧的张力感应杆。在磁带末端，把磁带打个结，连接在一个合适的弹簧拉力计（例如200 gr = 2N）上。磁带可以不经过主导轴。先把磁带从带盘中拉出几米。当机器在播放模式下，磁带被缓慢且稳定地被收带卷盘拉动，同时读出弹簧拉力计上力的大小。对满盘磁带和空盘磁带都应该分别进行这样的操作，并且检查两者的张力的大小是否相同。

图27，收带张力测量原理

2.4. 快速卷带过程张力
在向前和向后快速卷带的过程中，磁带的张力必须满足下面的要求：
（注：这里所说的收带和供带取决于卷带的方向）
  1. 加速:
收带电机应该尽可能快地加速。加速的同时，磁带上的应力应保持在安全范围内。因此，卷带电机的扭矩必须受到收带张力感应器的控制；
  2. 稳定卷带（在加速阶段之后）：
供带电机应该提供一个反向的扭矩，以保持一定的磁带张力。此张力不应该太高以至于降低了卷带速度，但也应该足够高，特别是在使用开放式卷盘时，以保证在收带盘上产生一个密集缠绕的带饼。供带电机的扭矩必须受到供带张力感应器的控制；
  3. 减速
在快速卷带过程中，按下停止按键时，磁带应该快速且不被拉伤地停止下来。在某些机器中，只通过刹车来实现这个过程。在另一些机器中，通过提供反向的扭矩，卷带电机也被用来实现这个过程。供带电机的转矩增加，同时收带电机关闭。供带电机的转矩将由供带张力传感器控制为最优值。
为了在正确的时刻关闭电机同时应用机械刹车，我们需要一个磁带运动传感器 (见下文)来探测出什么时候磁带停下来。在卷带期间，磁带的张力被测量，采用的方式与2.3.1和2.3.2中所述的相同。
由于此时磁带的张力通常高于回放模式，我们需要使用500gr (5N) 或者 1000gr (10N)的弹簧拉力计。

2.5. 磁带运动传感器
磁带运动传感器提供了关于磁带是否还在运动及其运动的方向的信息。为了下面的目的，磁带机的逻辑电路需要这些信息：
  1. 在磁带已经停下来后，对于电机辅助刹车系统，走带控制器要关闭卷带电机电流并且启动机械刹车。
  2. 当从向后卷带直接切换到播放（编程播放）时，走带控制器首先将制动磁带。只有当磁带运动传感器已经报告了磁带完全停止下来后，再将压带轮压到主导轴上面，机器将切换到播放模式；
  3. 磁带计数器需要知道向前还是向后计数；
可以通过两种方式探测磁带是否停下来:
  -  探测器探测到磁带不再运动（例如，通过惰轮或者卷带电机上的挡光板）；
  - 方向探测器探测磁带或者卷带电机的运动方向的变化，当磁带的运动方向发生改变时，可以假定此时磁带停止了。

例子 1：Telefunken M15/M15A 的运动方向感应器

图28，Telefunken M15/M15A 的运动方向感应器的原理，它包括“拉动开关”和一个相关的逻辑电路。
这个“拉动开关”被安装在供带和收带转盘的下面。这个开关包含一个动杆，其末端有一个永磁体。通过卷带电机的旋转，这个动杆被拖曳，导致其末端到达或远离舌簧触点。根据该开关被拖到“簧片打开”和“簧片关闭”的状况，磁带走带控制电路将会启动各种功能。期间，拉动开关之一总是关闭的。哪一个开关的关闭决定了磁带运动的方向。当磁带运动方向发送变化时，两个开关互换了它们的位置。逻辑控制器所使用的信息来自于这些拉动开关。
例子:
当机器正在运行与快速向前卷带模式，按下播放键。电源辅助制动开始为左侧电机提供高功率，直到磁带停下来并且准备开始向后移动。这会被拉动开关探测到。刹车马上停止作用，机器切换到播放模式。簧片状况的逆转表明磁带的运动恰好结束，换句话说，磁带停止了。
左侧开关的信息直接传到磁带计数器。
例子 2：Studer B67的磁带运动感应器
在主导轴和收带轴之间的磁带驱动的惰轮有四个叶片。这些叶片在两个光电传感器之间反射红外光。当这些叶片旋转时，光反射被阻断。光电传感器被设定了一个距离，其值等于反射叶片宽度的一半。因此光电传感器产生的信号与旋转的惰轮之间将总是具有90°的相位差。

图29，Studer B67机器磁带运动传感器的结构和电路

根据旋转的方向，QP-DIR1 先于QP-DIR2 或者反过来。在数字磁带计数器电路中，这个关系被用来判定磁带方向。QP-DIR2 也被用作运动指示器。来自于QP-DIR2的脉冲被相应的电路探测到，并且被转换为运动信号，如果脉冲变少，就表示磁带运动慢下来了。

3. 磁性录音原理
磁性录音被用于储存和重现声音信号。音频信号是随时间变化的模拟信号。因此磁性录音必须提供一个系统来代表不同的空气压力（音）和不断变化的时间。
变化的空气压力被转换为电信号（麦克风）然后在磁头上转换为磁场强度（H）。这个场强将在磁带上产生一定比例的剩余磁通（R）。回放的过程是录音的逆过程。
利用磁带以恒定速度经过磁头的运动，不断变化的时间被转换为相应的磁带长度
录音过程的步骤始终按照相同的顺序：
  - 擦除磁带
  - 记录新信号
  - 重现这个信号
这个顺序要求磁带运动通过同样顺序磁头。

图30，在磁带机上，磁头和磁带的排列顺序

3.1. 磁带和音轨
通常用于单声道，立体声和两声道录音的磁带的宽度为¼英寸，其总厚度大约为50μm (微米)，其中磁性涂层为 15μm或者更薄，特定的高水平磁带的涂层的厚度可能达到25μm。该涂料是针状颗粒的氧化铁，为了实现最低噪音，这些颗粒已被预先定向。氧化铁之外的涂层材料，例如铬氧化物或纯铁，可用于一些非专业，数字或视频的录制。
专业录音磁带的反面覆盖有特殊粗糙表面，以便在快速卷带时，空气从两层磁带之间离开。这样做也可防止磁带卷盘中的磁带在层与层之间的滑动。
其他种类磁带厚度：
长时间播放Long Play: 35μm
双面播放Double Play: 25μm.
其他磁带的宽度：
多轨迹记录：1/2寸，1寸和2寸
紧凑型盒式磁带Compact cassettes: 3.81毫米（约0.15英寸）。

图31，不同磁带中，录音轨迹的分布

磁带速度是音质，磁带消耗，运行时间和卷轴大小之间的折衷。磁带速度和磁带上的最短磁波长之间存在着直接关系。减少磁带的速度需要更复杂的磁带机，否则就会导致音质的降低。
这里列出了用于模拟磁性录音的通用带速及其对应15kHz信号的波长：

3.2. 磁化模式
在磁带磁化时，有三种可能的N-S极放置方式：
  1) 纵向模式，磁N-S极的间隙是垂直于磁带移动方向并平行于磁带表面，这是标准模式；
  2) 深度模式，这个模式已经不再使用；
  3) 横向模式，这里，磁力线沿磁带的表面且与纵向系统呈一个角度运行。这种模式被用作“导频系统”。

图32，磁带的不同磁化方式

磁化模式的不同类型要求录音和放音磁头的不同的排列和布置。一个磁头只能读写被设定的磁化模式。这使得我们有可能在彼此互不影响的情况下，在一个磁带上以不同的模式来记录信息。
例如，横向记录被用在便携式录音机中，使之适用于电影摄影机的导频记录。当运行在标准速度(例如25帧每秒)时，摄影机驱动50Hz (或 60Hz)的频率发生器。同时，在全轨(纵向)声音录音的中心，发生器所产生的50Hz被记录成横向磁化。两个磁化模式彼此成90°角。如果调整得很好，它们不会相互干扰。他们可以同时分别地被回放出来。然后，把导频记录用作摄影机的速度指示，并在传送声音到磁性薄膜(影片)时用于手动或者自动同步。
导频信息的记录和读取可以用一个具有水平缝隙的横向磁头来完成，或者更有效地，用一个'Neopilot'磁头来完成。它具有两个很小的垂直缝隙，在缝隙处，两个线圈以推挽方式工作。这两个系统都兼容。通常使用 Nawadays Neopilot磁头。导频磁头被安装在录音磁头和放音磁头之间。

图33，用于导频系统的磁头排列：a) 采用横向导频头部，b) 采用Neopilot磁头

3.3. 磁带的磁性特征
主要的磁性相关的物理量：
磁通量φ（单位：Wb）
磁通密度B（单位：T）
磁场强度H（单位：A/m）
它们之间的关系如下：
B=u*H φ=B*A (A为面积)
专业磁带的饱和磁通密度小于100mT。
在磁带的磁粉涂层中所记录的磁通密度的最大值通常为50mT。在全录音水平处磁通密度达到峰值。
这个磁通密度的rms值为：
Brms= 0.71 * 50mT = 35mT
然后，磁带磁粉涂层中总磁通量为磁通密度和磁表面面积的乘积。这个面积是磁带宽度和磁粉涂层厚度的乘积。
A = 6.3mm * 14μm = 9 * 10-8m2
φrms= 35mT * 9 * 10-8 m2 = 3150pWb
在磁粉涂层中的这个总磁通量通常与音轨宽度相关。因此，我们使用每毫米音轨宽度的磁通量来描述它。
φrms/宽度 = 3150pWb/6.3mm = 500pWb/mm
对于现代磁带录音的磁通量水平，这是一个典型值。

4. 录音过程
在录音的过程中，磁带以恒定的速度通过录音磁头。录音磁头含有带线圈的铁芯，该铁芯的前端有一个缝隙。当电流通过线圈时，在铁芯中产生磁通。在铁芯的缝隙处，磁通被挤压出到缝隙之外。同时磁带以恒定的速度移动，并且紧密地接触录音磁头的工作缝隙。

图34，录音磁头的磁通离开了铁芯的缝隙并且渗透进入磁带

在录音磁头中的磁场强度H会在铁芯及其缝隙处的磁带中引起一定的磁通密度B。磁带的某一点离开缝隙后，剩余磁通Br将保留在磁带上。磁带必须具有相对高的剩磁(顽磁)以尽可能多地存储磁能。

4.1. 抹音
在磁带可以记录信号之前，磁带必须是完全磁中性的。这是由抹音来完成的。抹音也可以理解为录制一个零信号在磁带上。我们可以在磁带上施加一个强磁场来抹除磁带上的信号，它会把所有的磁性颗粒完全磁化为相等的剩磁。这样的结果是磁带不再包含任何信号，但此时磁带被永久磁化，而不是磁中性的。在这样的磁带上进行录音将会产生强烈的直流噪音。
为了得到磁中性磁带，我们进行如下步骤：通过交变磁场，磁带被饱和磁化到两个磁极。然后磁场的振幅开始逐渐衰减，以便使磁带走过许多衰减幅度的磁滞回线，通过这样的螺旋方式逐渐归零，最后实现零剩磁。

图35，在磁滞回线上显示抹音的过程：首先一定的磁通把磁带饱和磁化，然后磁通衰减，磁带以螺旋方式走过多次衰减幅度的磁滞回线后，实现了零剩磁。

在磁带机中，抹音过程是由抹音磁头来完成的。抹音磁头由高频信号驱动，这个高频信号也被用作偏磁。不同机器的抹音发生器频率范围在70kHz至150kHz之间，而对于同一台机器，这个频率必须保持稳定。
为了确保磁带在通过抹音磁头时可以被饱和磁化，抹音信号通常比较强。由于信号的高频率和抹音磁头的电感，在抹音磁头上信号电压经常为几十伏特。抹音磁头的缝隙比较宽 (100μm至400μm)。有时也会使用多个缝隙的磁头。这样确保磁带通过缝隙时，会被多次(10至 50次)饱和磁化。

图36，磁带通过抹音磁头是，在磁带上的磁场强度的变化。由此可以看出，当磁带接近抹音磁头缝隙时，场强增大，同时驱动磁带磁通进入饱和状态。当磁带离开缝隙时，磁通衰减几个周期后达到零

磁带也可以被“批量抹音”。将一个带有开放式铁芯的50Hz大圈线接近的磁带卷轴。然后移动磁带或线圈，使这个铁芯经过磁带的所有部分。线圈或磁带然后非常缓慢地移走，以使穿过磁带的磁场逐渐减小。从小型手持线圈到大抹音机器，批量抹音器有很多种。建议：对于重要的记录，特别是外出使用便携式电池录音机，应使用批量抹音器将磁带预先抹音。
用于擦除磁带的方法同样可用于从任何类型的磁性设备中除去任何磁性。各种消磁器都使用了相同的方法。其中很重要的一点是，必须慢慢地移开消磁对象，以便让磁场缓慢地进行衰减。
在消磁器接近想要消磁的物体时，绝不要关闭消磁器的电源

4.2. 磁性原理基础
当磁带接近录音磁头时，它必须完全磁中性（去磁化）。让我们假定，录音磁头的缝隙具有一个静止的磁场，它是通过供给直流电到磁头产生的，从而产生一定的磁场强度H。当磁带的某一部分接近缝隙，磁带上的磁密度B从零增加到最大值。当这部分磁带离开缝隙，B随着H下降为零。在磁带上留下了剩余磁通密度B。
如果在录音磁头施加不同的场强后，进行同样的针对磁带的操作，我们会发现以下关系：

图37，磁带通过载有磁场强度H的录音磁头后，剩余磁通密度Br将保留在磁带上。

绘制H和Br之间的关系给出了剩磁曲线或转换特性。它解释了录音电流是如何转换成磁带上的剩磁。这个曲线并不是完全线性的。在接近零点和饱和区域，它强烈弯曲。换句话说，磁场强度H和磁带的剩余磁化Br之间的关系不是线性的。H是正比于录音电流，因此磁带的磁化与录音电流具有“扭曲”的关系。

图38，先在磁带上施加不同的强度的磁场，然后移开磁场，这样磁带上会留下剩余磁通。磁场H与剩余磁通Br之间的关系为磁带的转换特征。

当一个交流电路供给到录音磁头上，产生了与之成正比的磁场强度H。电流的正弦函数经过非线性转换后，在磁带上所得磁性曲线不再是正弦形状，其表现为严重的扭曲(失真)。因此通过简单地供给信号电流到录音磁头来进行磁性录音是不可能的。

图39，如果正弦电流被传输到录音磁头，在磁带上所得到的剩余磁通。磁带上的磁通不再是信号电流的真实再现。

因为信号的变形是对称的，扭曲的信号只包含奇次谐波，主要的三次谐波。
偏置（偏磁）被用于防止这种形式的扭曲。

4.3. 偏磁
所有的偏磁方法都在信号磁场上叠加一个磁场，以便避开转换特征的非线性区域。
4.3.1. 直流偏磁
它是最简单的偏置形式。
通过录音磁头的直流电流把工作点（类似于晶体管偏置）移动到转换特性的上部或下部的中央。这部分是相当线性的。但由于在这个区域里转换特征是不对称的，所记录的信号会包含相当量的偶次谐波（主要是二阶）。
此外直流偏置是一个非常精细的过程，因为工作区没有明确界定，即使偏置电流或磁带参数的轻微变化都会导致不适当的工作点。

图40，转换特征曲线上的直流偏磁的工作点。被记录的信号仅具有小的振幅并且包含偶次谐波。

缺点：
  a) 仅可用于转换特性的一小部分，导致低录音水平和高S / N比；
  b) 偏置的调整的敏感性
  c)  会产生大量的二阶失真
  d)  直流磁化的磁带在回放时会产生强烈的噪音 (见 4.3.章节)
直流偏磁只用于一些早期低价的盒式磁带录音机，在今天也仅用于一些袖珍盒式磁带采访录音机。它从来没有应用于专业录音机。

4.3.2. 高频偏磁
高频偏磁可以用于模拟磁性录音的所有情况。
高频偏磁的作用是相当复杂的，但在实践中它容易调节，以获得最佳的性能。
高频偏磁的有点如下：
  a) 高磁平，转换特征曲线的正负两部分都被用于记录音频信号。
  b) 低磁带噪音，当没有音频信号时，高频移除了大多数引起噪音的残留剩磁。
在录音磁头上，高频信号与（未调制的）音频信号叠加。
关于高频偏磁，请注意以下几点：
  1. 偏置频率通常接近100kHz；
  2. 偏磁高频直接或通过一个合适的变压器输送到录音磁头。到达录音放大器的最后阶段后，它必须被停止。通常采用调谐到偏置频率的LC电路得到偏磁高频；
  3. 偏置电流通常是音频信号电流峰值的3至6倍。
  4. 高频是正弦波形的，信号必须具有良好的对称性（即正负半波必须相等），否则磁带噪声（直流噪声）将会增加；
  5. 针对每个磁带速度，每种磁带类型，偏压必须正确地调整（对于给定缝隙宽度的录音磁头）。
  6. 高频偏磁的水平影响：
a) 磁带的失真（3次谐波）；
b) 磁带上的信号电平（回放电平）；
c) 频率响应；
d) 调制噪音。
高频偏磁的基本思路是，高频信号“承载”音频信号。尽管磁带磁化过程中，偏置高频信号将被扭曲，但是它所“封闭”的音频信号不受非线性剩磁特性的影响。这是因为高频信号总是不断地驱使磁带磁化通过严格的零剩磁区域。
由于偏置高频的频率太高，它不能被实际地记录下来。当磁带离开录音磁头的缝隙时，高频本身被抹掉了。只有它的平均值，即音箱信号，留着磁带上面。

图41，磁带上高频和音频叠加磁化。在非线性剩磁曲线上，磁场叠加结果显示出高频上的失真(扭曲)，但是被封装的音频的磁化却没有失真。

高频偏磁方法可以是理解为对磁带抹音到音频信号的某一瞬时值(参考前述的抹音原理)。

因此，可以用另一种方式来说明高频偏磁，如下：

由于高频的频率很高，在磁带上的磁通会沿着磁滞回线移动多次。载有音频调制的环路会在传递特性曲线的上下（正和负）移动。最终记录在磁带上的是磁滞回线的中心点。如果高频偏磁的大小(回线的尺寸) 选择正确，所有回线的中心点将落在线性曲线上。

图42，高频偏磁将磁带多次通过磁滞回线进行磁化，留下了与中心点相等的剩余磁通。所有的中心点构成了高频偏磁的转换特征。

对特定的剩磁曲线消除失真需要一定偏置水平，偏置设置得过低或者过高都不能获得最优的结果。

图43，这些曲线显示出不同高频偏磁的有效磁带转换特征，只有特定的高频偏磁电平才能获得线性曲线。

从图43也可以看出偏磁电平的影响：
- 曲线的斜率，其影响到录音的敏感性
- 线性区域的长度，其影响最高录音电平

图44，这些曲线显示出偏置电平，失真因子k和录音敏感度S之间的关系。偏置电平通常被设置为足够高的敏感度且同时低失真的位置，但有时也只是设置在最低的失真处。

对于不同的频率来说，偏置电平与磁带敏感性之间的关系也是不同的。进一步来说，这个关系也依赖于录音磁头的类型，录音的带速和磁带的材料。一般来说，不同频率的录音敏感度具有不同的最大值。

图45，在不同的偏置频率下（例如1kHz和10kHz），偏置电平，失真因子k和录音敏感度S之间的关系。可以看出，在偏置电平在最低失真时处，S1的敏感度近似地达到了它的最大值，然而S2却已经超过了最大值。

在磁带制造商为他们的各种磁带提供的相应的数据表中，我们可以得到上述曲线。这些关系曲线决定了磁带机的最佳偏磁设置。

图46，制造商提供的磁带数据表(Agfa PEM368)的例子

4.4. 偏磁的设置
磁带特性曲线的水平尺度无助于偏置电平的设置，因为在实践中我们没办法测量的偏置电平。（注：一些磁带机（如安培440）提供在VU表中读取“偏置电平”的手段。实际上表头的读数与磁带特性的偏置电平无关）。
对于特定的磁带，我们必须另找合适的方法来设置合适的偏置。
在实践中采用两种方法。这些偏置校准方法需要独立的录音磁头和放音磁头以及相应的放大器，因此它只适用于专业磁带机。

4.4.1. 1KHz方法
这个方法的原理如下：
多数磁带都具有这样的特征，即同样的偏置设置下，灵敏度曲线S1kHz到达最大值同时失真曲线可以到达最小值。因此，寻找到最佳灵密度的偏置设置，我们也同时得到最低的失真。
使用1Khz方法的步骤如下：
  1. 在磁带录音机的输入端接入1 kHz的音频信号，其电平值在正常录音电平20分贝以下。（试图使用高电平来进行调整将导致错误的偏置设置！）；
  2. 在磁带录音机的输出端连接电平表；
  3. 在录音模式下运行机器；
  4. 调整偏置设置，获得最大的输出电平；

图47，使用1kHz的方法来调整偏置电平，以便获得录制1kHz音频信号最大录音灵敏度。因为灵敏度的最大值的区域比较宽，偏磁的设置不是非常准确。

我们可以看出，在一个比较宽的偏置设置的范围内，都可以获得最大输出电平。因此，该方法不是很准确。这种方法的优点是，简单，它不需要所使用磁带的信息。使用未知的磁带或者无法获得磁带特性时，它是一个适当的方法。然而：偏置的设置仅适用于一种类型的磁带。

4.4.2. 10KHz方法
这个方法比1kHz方法更加精确，因此它也被德国的广播电台所推荐。这个方法的原理如下：
录制较高频率的音频信号时(例如10kHz)，在最小失真的偏置电平处，录音灵敏度总是随着偏置电平的增加而下降。如果灵敏度降低的量是已知的，我们可以调整偏置电平，使灵敏度降低的量恰好达到这个已知量，并以此来设置偏置电平。
这个方法给出了一个明确定义的偏置设置。

图48，10kHz方法发的步骤：1. 找到最大灵敏度(输入音频信号10kHz, -20dB)；2. 增大偏置电平直到灵敏度已经下降了dS10.

这个方法需要关于灵敏度S10降低的信息，其取决于：
  - 磁带类型；
  - 录音磁头类型：
  - 带速。

这些信息可以由磁带机的手册，录音磁带的数据表或者磁带机的厂家获得。
10kHz方法要求磁带的信息，因此设置的偏磁只适用于这个类型的磁带。
10kHz方法的工作步骤如下：
  1. 在磁带录音机的输入端接入10 kHz的音频信号，其电平值在正常录音电平20分贝以下。（试图使用高电平来进行调整将导致错误的偏置设置！）；
  2.  在磁带录音机的输出端连接电平表；
  3.  在录音模式下运行机器；
  4.  调整偏置设置，获得最大的输出电平，并且记下该电平读数；
  5.  增大偏置电平(通常顺时针旋转控件旋钮)直到输出的电平下降了dS10 (从最大读数)，(注：以错误的方向旋转控件旋钮也会得到同样的灵敏度降低量，但是失真将会很高)

4.5. 噪音
在失真问题之后，噪音是磁性录音的最大问题之一。我们必须很小心地处理这个问题，尽可能地把噪音水平降到最低。
在录音和回放的过程中，基本上有两种不同来源的噪音：磁带噪音和调制噪音。两者有不同的原因，也需要不同的处理方式。

4.5.1. 磁带噪音
这个类型的噪音取决于磁带本身。在一个被完全抹音的磁带中，磁性颗粒的基本磁体是随机排列的。但是在统计分布上，这种随机排列的颗粒中仍然会有一些相似极性粒子排在一起。这些区域会在放音磁头上产生一个信号，从而在回放的过程中产生一个随机噪音信号。除了选择优质的低噪音磁带外，它还受到影响回放过程中的以下参数的影响：
磁轨宽度：
采用更宽的磁轨，在磁头的缝隙处就会有更多的磁性颗粒，随机磁场相互抵消为零的几率就越大。进一步来讲，更宽的磁轨会产生更高的有用信号的磁通，它具有更好的信噪比。
带速：
随着带速的增加，随机噪音的频谱移向较高频率，部分噪音会超出音频的范围。因此这些频谱的噪将不再加入总噪音。
录音电平：
磁带噪音电平是固定的，高电平的录音信号将增加录音的信噪比。

4.5.2. 直流噪音
只有直流磁化磁带才会产生这种类型的噪音。
这种噪音的原因如下：
当磁带被磁化，不是所有的磁性粒子将被驱动到相同的磁状态。磁带上会有剩余磁通的随机分布。这种剩磁水平的随机差异会大于完全抹音的磁带。因此，直流磁化磁带的噪音水平远大于磁带本身的噪音（大概5至10dB）。直流噪音通常产生于保养不善磁带机或处理不当磁带。
为了避免它，我们需要考虑直流噪音的下列起因：
磁带机的任何永磁部分会在与它接触的磁带上产生直流磁化
磁带机的永磁部分如下：
  - 导带轮；
  - 磁头；
  - 主导轴。
这些部分要定期消磁，并且避免和磁性工具接触（任何铁质工具都可能带有磁性）
非对称抹音电流
如果抹音电流不是一个纯正弦波，而包含（偶极）次谐波，它就会包含直流成分。这些直流成分会导致磁带的直流磁化。那么录音就会包含额外的直流噪音。
依据服务手册的要求来设定抹音电流。
暴露录音磁带在用磁场下。
只有很强的用磁场才能抹除磁带的录音。但是即使较弱的磁场也会在磁带上带来一些直流磁化，这样就好不可逆地降低录音质量。
因此要小心放置磁带（即使是临时的放置），避免接近用磁场，例如：
  - 喇叭；
  - MC仪器；
  - 变压器；
  - 工具。
在录音磁带上的直流磁化不可能被消除，它将永久地增加噪音水平。
一些廉价的盒式磁带机使用了永磁体用于抹音磁带，甚至使用直流偏磁录音，因此它产生的录音会伴有很高的噪音。

4.5.3. 调制噪音
调制噪音的物理原因与直流噪音相同。但是在录音的过程中，它不可避免地出现。
在磁带上录音可以看做是记录不断变化的直流电磁。在这个直流电磁被录下的同时，其内部调制的直流噪音也被录下来。这种噪音的大小与纯直流噪音相似。但由于调制噪音只能结合音频信号一起出现，它会被音频信号掩盖，所以它不是很扰人。
调制噪音水平主要取决于录音磁头的偏置。幸运的是，调制噪音最小化的偏置水平，也可以实现失真的最小化。

图49，偏置水平，失真和调制噪音之间的关系。在同样的偏置水平，失真和调制噪音都达到了它们的最小值。

测量调制噪音很难，因为我们不能采用通用的噪音测量过程（没有输入信号的输出信号）
测量调制噪音有两个方法：
1. 在磁带上满电平录制低频信号（例如100Hz），使用高品质高通滤波器（减掉所述的100Hz）来测量输出电平。因此只有更高频率的噪音才会被测量。
2. 在录音时，将一个直流电流供给给录音磁头，这个电流大小与满音频电平的有效值相同。测量回放的输出端的信号水平。由于直流电流不会在放音磁头上产生信号，因此只有调制噪音被测量。这个方法需要在录音磁头上做改动。
因为这些测量很困难，通常的维护测量不包括调制噪音的测量。

4.6. 录音磁头
录音磁头由带有一个或两个线圈的软铁或铁氧体磁芯组成。磁芯有两个缝隙，一个在前，一个在后（内部）。前面的缝隙影响到录音特征。为了设定这个缝隙的宽度，通常会在缝隙处填上非磁性材料，例如黄铜，铝或玻璃。相对于放音磁头，录音磁头的缝隙大一些。这可使得磁力线完全渗透到磁粉涂层。
如果缝隙小（窄），高频处的渗透就会减小。现代录音磁头的缝隙为8至12微米宽。

图50，录音磁头的结构（二轨磁头）

当磁带离开磁头缝隙后，留着磁带上的实际的和最后的磁性是由磁头的后边缘决定的。当磁带没有离开缝隙时，磁场强度和极性会发生改变，特别是高频的情况。所以缝隙后边缘的磁状况决定了最终的磁性。

图51，磁带上的最后剩磁是由缝隙的后边缘决定的。这样，具有比实际缝隙宽度更短的波长的信号才有可能记录下来。

磁头的另一个缝隙在磁芯的后面，宽度大概为500μm。这个缝隙限定磁头的磁性特征，在高电流激增时它也可以防止磁芯饱和。录音磁头的阻抗（电感）通常较低，这有助于安排恒定的电流。当电感相当低时，它也有助于足够的高频电流通过线圈。在德国录音磁头中，电感约为7mH。

4.7. 录音损失
录音过程基于这样的原理，在录音磁头线圈中的电流会在磁带上产生剩余磁通，它们之间具有一定的比例关系。实践中，这个过程中有一些损失，以至于磁带上的剩余磁通少于预期量。这些损失由特定的频率决定，这个频率导致了剩余磁通的非线性频率响应。
录音损失有不同的原因：

4.7.1. 录音磁头损失
录音磁头被构造成线圈形状，会产生线圈所具有的典型损失。
录音磁头中损失的能量不能被磁带记录下来。
这些损失会随着频率升高而增大，但是实际上他们并不重要。

4.7.2. 自退磁
在短波长（高频）情况下，磁带上留下的磁通发现磁粉涂层中的磁分路路径，形成短化磁性。这些短化的磁通再也不会离开磁粉涂层，因此不能被放音磁头拾取。尽管这些磁通事实上被录制在磁带上，它们实际上却丢失了。

图52，短波长的磁带磁通被磁粉涂层部分地短化。

自退磁损失取决于磁带的特征和偏置水平。偏置的强度决定了渗透进入磁粉涂层的磁性的深度。
磁性渗入得越深，磁通距离缝隙的距离就越远。它会因此更容易而被磁粉涂层分流，而不易被放音磁头拾取。

图53，偏置水平和磁带中磁性深度的关系：偏置水平的增大导致了更深的磁性。其结果是，在高频处的磁通会被磁粉涂层分流。

4.7.3. 总录音损失
事实证明，所有录音损失只影响高频率。其结果是，在磁带上的高频的剩磁会降低。从得到的非线性频率响应曲线来看，我们不必检测单独的损失量，而只需考虑总的损失量。

图54，理想录音和实际录音的频率响应。假定在相同的录音磁头的电流水平下，录制所有频率。

为了得到线性的频率响应，在录音和放音过程中，我们有必要对损失进行均衡化处理。

5. 重现（回放）过程

5.1. 原理
在回放过程中使用感应定律。磁带上残留的磁场会在放音磁头上产生电压。由于磁头的磁芯具有高渗透性，当磁带接触磁头时磁带的磁通会穿过磁头的极片。换句话说，磁带的涂层靠近磁头的缝隙。由于磁带移动，导致磁通变化，在磁头上会出现感应电压。然后，这个较小的感应电压被放大到所需的录音室水平。

图55，在回放时，磁带的磁通穿过放音磁头的磁芯，在线圈上产生电压。

基于感应定律，感应电压正比于：
a) （在磁带上的）磁通量；
b) 磁通的变化率。
因此，感应电压与频率成正比。频率增倍，电压升高6dB。因此，放音放大器必须具有与放音磁头相匹配的频率响应，即增益必须提高6dB/倍频（一直到约30Hz）。另外，也可以在恒定电流模式下操作放音磁头，在此情况下，该电流正比于磁带上的信号（强度），感应电流与频率无关。这要求近似短路地操作磁头。其感抗必须非常高，而且放大器的输入电阻必须低。这个原理要求磁头线圈具有非常低电阻值。该原理很少被使用。磁头之后通常是一个具有高输入阻抗的单元，从而导致恒定的电压模式。

5.2. 放音磁头
放音磁头的结构与录音磁头相似，只是它没有后面的缝隙。为了能够拾取更短波长（高频）的信号，缝隙宽度必须小于最高频率的波长。典型的缝隙宽度为3至8 μm。

图56，磁带上磁性波长和放音磁头上的磁通之间的关系。由此可以看出，如果缝隙宽度等于磁波长度，在磁芯中的磁通被抵消掉了。

图57，该图显示了不同带速，不同频率和不同缝隙宽度（曲线参数）条件下缝隙衰减量。

如果磁头的缝隙因磨损而变宽，磁头将无法拾取磁带上的高频信号。
磁头缝隙具有一定的长度（通常在1mm至6.3mm之间，取决于音轨(磁道)的数量），它检测磁带上相应磁道宽度的磁通量。如果磁头的方向是不相同的磁通的方向上的磁带上，
如果磁头的方向与磁带上磁通的方向不一致，磁头上的有效磁通将是所检测到磁轨迹上的磁通量的平均值。

图58，如果缝隙与磁带上的磁通不在一条线上，磁头会拾取通过它的缝隙的平均磁通。这个效果与增加磁头缝隙宽度的效果相同，从而减少了高频的磁头通量。

磁带音轨与磁头缝隙没有对准产生的效果与增加缝隙宽度的效果是一样的。因此，这会导致高频损失。从理论上讲，放音磁头缝隙必须与录音信号重合，而这些录音信号来自于录音磁头缝隙。两者各自的绝对角度并不重要。但为了建立标准化的关系，两个磁头缝隙都必须绝对垂直于磁带运动。由于感应信号必须被强烈地放大，特别是低频信号，磁头必须很好地屏蔽，以避免嗡嗡声问题。

放音磁头具有高或中等阻抗，即它们比录音磁头更多的线圈匝数。这样放音磁头产生的感应电压能够高于相应的放大器的噪音水平。在德国设备上，放音磁头具有比较低的电感，大约80mH，同时在磁头和放大器之间使用了升压变压器。

5.3. 放音损失
并不是磁带上所有的磁信号都可以被放音磁头重现出来。在放音过程会发生与频率相关的损失。这些损失有不同的原因。

5.3.1. 感应损失
这个损失发生源于感应定律。放音磁头的感应电压随着频率的增大而增大。因此，低频信号具有低电平，高频信号具有高电平。
直流信号和非常地频率的信号不能被放音磁头重现出来。

图59，放音磁头上的频率响应源自于感应定律

由于在感应定律中，因子omega=2πf，这些低频损失也被称为欧米伽损失。

5.3.2. 缝隙损失
由于缝隙宽度的限制，随着频率升高，放音水平以sin(x)/x 函数的形式衰减。在某个频率下，该函数到达极点（零振幅），此时磁波长度等于磁头缝隙的宽度。对于更小的波长（等价于更高的频率），磁头上的信号会再次升高，但是这部分功能不再可用。

图60，对于两个不同的缝隙宽度，函数显示出基于缝隙损失而导致的回放信号的高频衰减。

因为磁头在使用中，缝隙宽度会增大，缝隙损失情况将会变化。
注意：由于磁头缝隙偏离磁带磁轨迹而出现的损失，具有与增大缝隙宽度相同的物理效果。

5.3.3. 磁带接触损失
磁头表面与磁带之间的接触不可能达到完美。部分磁带的磁通，特别是短波长（高频）的部分，不会通过磁头的磁芯，因此它们无助于产生信号。这样就引起了高频损失。

图61，不完美的磁带磁头接触将导致磁带磁通和磁头磁芯的不良耦合，这主要作用在高频区域。

特别注意：如果磁头表面有污迹，将会导致磁带接触降低，高频损失将会很严重。
磁头的机械安装也会影响磁带接触。
1. 磁头方位（角）
磁头必须准确地定位，以便磁通缝隙在磁带接触区域的中心（顶点）。

图62，如果磁头缝隙是在磁带接触区域的中心，磁头达到正确的旋转角度（方位角）

2. 磁头倾斜（仰角）
磁头必须平行于磁带安装，以确保在整个磁带的宽度上，磁头与磁带具有相同的接触。

图63，如果磁头表面平行于磁带导向，磁头达到正确的倾斜位置（仰角）。

只有更换磁头后，才有必要进行磁头的机械检查和校准。

5.3.4. 铁损失
这部分损失发生于放音磁头的磁芯。损失随着频率升高而增加，但是它们与磁带上的磁波长度无关（即这些损失独立于带速）。该损失是由电流涡流，杂散磁场以及介电损耗引起的。现代的放音磁头中，这些损失非常小。

5.3.5. 总放音损失
所有上述损失加起来，得到总重现特征。

图64，总重现损失由单个损失组成。总损失体现了回放信号在整个频率上的特征。

为了避免录音-放音之间的非线性频率响应，在电气路径（录音放大器和放音放大器）上必须进行补偿，这个过程被称为均衡。

6. 均衡
为了均衡高频和低频的损失，我们在放音放大器中添加了一个滤波器，它具有刚好相反形状的放音磁头信号的频率特征。

图65，如果放音放大器的频率响应与放音磁头信号的频率响应相逆，那么我们就获得了整个频率范围内的线性响应。

这种方法具有一些明显的缺点：
- 回放信号的高低频得到了提高，这导致了磁带的噪音（高频）和嗡嗡声（低频）同时被增强。
- 不是所有的磁带以及所有的录音磁头会产生同样的损失。因此，如果回放的磁带来自于不同的录音机时，会出现不同的损失特征，此时需要不同的均衡。
我们还可以在录音的过程中，通过提高低频和高频来补偿损失。但如果中频录音已达到最大水平时，这样做会导致提升的频率的过度调制。
在实践中，损失部分地分别在录音过程和回放过程中得到补偿。

6.1. 振幅的统计分布

为了弥补部分损失，录制过程中更高的音频频率要被提升。我们必须避免在这些频率上过度调制（饱和）磁带。在高频区域，这一点特别关键，因为磁带的高频动态余量减小了。然而在自然的声音中，诸如语音和常规的音乐，人们发现很高（低）频率的振幅相对低一些。

图66，整个频率区域里，自然声音振幅的实验测量曲线。这是一个统计曲线，偶尔例外响应特征也很可能发生。

因此，在录制的过程中，高频和低频可被提升高达20dB，不会有很大的过度调制的风险。
注：最近关于振幅统计分布的研究表明，特定类型的音乐，例如电子音，不符合自然振幅的统计。高频的振幅没有下降很多，有时甚至会上升。然而，这并不影响国际标准。

6.2. 标准（磁）通量曲线
如果在录音过程中进行了部分地均衡化，有必要建立一种标准，以便能够的任何机器上正确地回放这个录音记录。事实上，我们没有产生一个统一的标准；不幸的是，两种不同的标准已经使用很多年了：
- CCIR (国际广播通信顾问委员会)也称 IEC和DIN标准.
- NAB (全国广播电台和电视台协会，美国)
由于不同的带速要求不同的均衡，不同带速的通量曲线也是不同的。不同的曲线也被定义为专业（工作室）设备和家庭设备。
对于录音磁带上磁通量的频率响应，这些标准所给出的曲线必须是明确定义的并且相对容易得到的(通过调整机器)，因此它也被称为标准（磁）通量曲线。这样的磁通量曲线只能在实验室条件下制作和测量。
在以维护和测量为目的的工作中，我们通过几个关键点的比较来近似地达到这个曲线。为此，我们通常采用一些一阶低通和高通的特性来定义这个通量曲线。滤波器的临界频率通常由它的时间常数（RC）来描述。

表，对于不同带速下，CCIR和NAB标准（磁）通量曲线的特征表

在CCIR和NAB标准之间的基本区别是，低频区域是否被低音增强。NAB标准的低音增强可以有效地抑制放音时的嗡嗡声。而CCIR标准更喜欢简单的均衡，它依赖于放音磁头的的筛查的提高。

图67，用于专业录音室设备中的标准（磁）通量曲线

6.3. 录音均衡
如果用相同的电流水平录制所以频率的信号，磁带上的残留磁通会随着频率升高而衰减。这将导致录音损失(见 2.6)。这种高频衰减量大于标准通量曲线规定的高频下降量。
为了在磁带上获得标准通量曲线，录音过程要提升高频。对于NAB标准，低频也要提升。

图68，如果采用恒定的录音磁头电流来记录所有频率的信号，将会得到通量曲线(A)，它表现为高频的磁性损失。为了得到标准通量曲线(B)，在录音时高频必须提升。这需要根据曲线(C)来设置录音放大器的频率响应。

录音均衡通常是可调节的，在机器修理或维护后，需要重新检查和校准。
所需的均衡取决于：
  -  标准 (CCIR或NAB)；
  -  带速；
  -  磁带类型；
  -  设置的偏磁水平。
这些参数的任何改变都要求重新设置均衡。如果改变了磁带速度，所有磁带机提供了相应的均衡自动切换。有些机器也允许选择的均衡标准（CCIR或NAB）。
一个磁带机只可以精确地校对为一种类型的磁带和一种标准。

6.4. 放音均衡
将一个磁通水平符合标准通量曲线的录音进行重现(回放)时，放音磁头的信号本身不能产生线性的频率响应。其原因是3.3描述的放音损失。

图69，如果一个带有标准录音磁通的磁带被重现（回放），放音磁头会产生信号曲线C，它由放音损失曲线B和标准磁通曲线A构成。

放音放大器具有特定的频率响应，这会导致输出信号的线性频率响应。它主要是提升低频来补偿欧米伽损失，并且提升高频来补偿磁头缝隙损失，铁损失和磁带接触损失。为了使机器适应实际的损失，对于低频和高频的回放均衡化通常是可调节的。

图70，对于低频和高频的回放均衡化通常是可以分别调节的，以便使机器适应实际的损失。

在维护和维修后，必须重新检查放音均衡。所需的均衡将取决于：
- 标准(CCIR或NAB)；
- 带速。
如果改变了磁带速度，所有磁带机提供了相应的均衡自动切换。有些机器也允许选择的均衡标准（CCIR或NAB）。
磁带类型对放音均衡没有影响，因为在任何类型磁带上，所有的录音的磁通都应该是标准通量曲线。

6.5. （磁）通量水平

当我们播放一个预先被录音的磁带是，我们预期再现一个标准的演播室水平。这要求所有的录音都应该按照相同的回放水平来制作。
放音磁头的感应电压取决于磁带上磁通量的变化的速率。对于一定的频率，感应电压与磁通量的幅度成比例。我们通常用磁带的磁通量来表述信号的有效值，因此这个有效值的单位是韦伯（Wb）。
为了获得较好的信噪比，磁带磁通应该尽可能高一些。另一方面，为了保证较低的失真以及提供足够的净空，磁带磁通也必须与饱和磁通保留足够的距离。对于含有15μm 涂层的¼"的录音室磁带，磁通值大概为3nWb。
用于回放的总磁通量取决于音轨的宽度。但不同的音轨宽度是独立的，所以需要调整输出信号为同一标准水平。
因此，音轨宽度关系到磁带磁通，磁通单位由pWb/mm或nWb/m表示 (这两个单位是等价的)。
CCIR和NAB标准的磁通水平是不同的：
CCIR: 单声道Mono: 320pWb/mm，立体声Stereo: 510pWb/mm ，NAB: 250pWb/mm。
所有的家用录音和盒式磁带录音： 250pWb/mm。
CCIR和NAB之间的磁通水平的差异原因是，它们各自所用了不同的节目（电平）表。 CCIR推荐使用PPM表，而NAB推荐使用VU表。为了在磁带上保留足够的净空，用于峰值水平的录音，NAB标准要求较低的磁通水平。
磁带机校准时，有一点很重要：广播室中的所有磁带机都要调整到相同的标准。使用的标准不是很重要。如果单声道和立体声混合录音，那么不同的音轨宽度将参与其中。这时会出现一个特别的问题：由于放音水平依赖于录音音轨宽度，这就导致了不同的放音水平。
音轨磁通计算如下：音轨磁通 = 磁通密度 x 音轨宽度
此外，我们必须考虑到，在一个全轨录音机上回放立体声录音时，产生的信号将会低于音轨磁通总和（非相关的信号总和）3dB。
下面的表格显示了：不同类型的录音机录制的磁带被另外不同类型机器回放时的信号水平变化。其中可以看出，NAB标准的两轨和全轨录音是混在一起的，这是表格中的主要问题。

6.6. 测试带（校准带）
为了校准机器，我们需要标准的磁通水平和标准的磁通曲线。通常的维修车间无法产生这个磁通。在实际工作中，它是由高品质的测试带产生的。这个测试带包含标准磁通水平的信号以及符合标准磁通曲线的测试频率。使用这样的测试磁带来校准放音均衡，以便获得标准的录音室水平和线性的频率响应。
不同的带速要求不同的测试带。
测试带必须符合广电标准（CCIR或NAB）。
测试带的不同频率的磁通不能被录制为全水平。由于录音时高频的提升，全水平磁通将会导致过度调制和高频的过饱和。
在测试带上，用于频率响应校准的磁通水平应该低于标准水平20dB(NAB：10dB)
标准CCIR测试带包含下列信息：
  1. 参考磁通水平部分：(1kHz, 0dB)
   这部分定义了参考回放水平，并且用于调整放音放大器，使之达到标准的输出水平。
  2. 方位对准部分：(10kHz, -10dB)
   这部分用于校准放音磁头的方位位置(方位角)。
  3. 频率响应部分：(31.5Hz ... 18kHz, -20dB)
   这部分用于检查输出信号的频率响应和校准放音均衡。
   通常测试带也包含其他信号，它们使校准工作更容易操作，例如：
   - 对于(磁头的)方位调整：
   额外增加1kHz, -10dB的信号，用于方位角设定的粗略检查。
   - 对于频率响应检查：
   频率响应部分的重复(或者部分重复)，用于检查调整后的频率响应。
   在–20dB处稳步升高的频率，用于频率响应的快速检查(不调整!)。
   - 对于水平调整：
   由于均衡校准后，输出水平必须被重新检查，在磁带的结尾处可以包含1kHz, 0dB的信号。

在磁带机的维修和维护工作中，测试带是最重要的工具之一。由于精度高且数量少，它们都很贵(大概200美金)。因此它们被非常小心地使用和保管。
测试带操作规则：
  - 完成机械部分的所有维修和校准，以及机器的消磁工作后，才能把测试带安放在这部机器上；
  - 确保机器不在录音状态，如可能，解除录音功能；
  - 绝不要在测试带上进行任何录音操作；
  - 放音校准完成后，立即把测试带放回它的盒子里，并且妥善地保存起来；
  - 任何磁场都要远离测试带。
复制的测试带是不可靠的，这是因为用于磁带复制的两台机器的校准误差将会进入复制的磁带中。因此采用复制的测试带的校准工作不能像原始测试带那样精确。

7. 音频调整与测试
磁带机的音频校准将遵循逻辑顺序。为了避免误校准，遵循这个顺序很重要。因此，该顺序应定制给做磁带机定期服务的任何人。
在开始音频校准之前，应该检查并校准磁带的传送系统。
对于音频通道的标准化校准和测试，下面的仪器和设备是必需的：
  - 消磁器
  - 测试带
  - 电平表
  - 音频信号发生器
  - 失真表
  - 抖动晃动测试表
音频的调整总是开始于音频通道的放音部分，这部分用测试带来校准。此后，使用标准磁带调整录音部分，达到最佳性能。磁带机的录音部分只能为一种类型的磁带精确地调整。

7.1. 磁带机的消磁

消除实际上是机械操作，而不是电子操作。但是为了强调它的重要性，这里也把它包括进来。
消除的原因如下：
  - 清除磁带路径中所有铁质部分的永久磁性
  - 避免磁头的永久磁性导致的录音和放音的失真
  - 防止因暴露于磁性部件而导致的磁带声音质量的降低
消磁规则：
  1. 移除磁带机上的所有的磁带
  2. 关闭磁带机的电源
  3. 打开消磁器线圈的电源，并将它缓慢地沿着磁带路径移动。只有它离开机器一段距离后，才能关闭线圈电源

7.2. 放音部分调整

7.2.1. 放音水平调整
播放标准通量水平的磁带时，磁带机的输出端必须产生标准录音室水平的信号。为此，所有的磁带机都提供了输出水平设置功能。为了调整这个输出水平，我们需要标准磁通量水平。
过程：
  1. 在放音放大器上找到输出水平控件
  2. 将电平表连接到放音放大器的输出端
  3. 如果机器具有控制台，将输出水平控件设置为"Calibrated(校准)"
  4. 选择测试带中用于水平调节的部分(1kHz,0dB)，将机器切换到播放模式
  5. 在输出放大器上调节输出水平，直到达到标准的工作室水平
  6. 在所有通道上重复1至5步骤的操作

当标准测试带的磁通水平与广播室中使用的标准磁通不一致的时候，输出水平调整时要考虑到修正因子。
这个修正因子可通过下面的关系式计算：δ(dBr)=20*log(测试带的磁通水平/所要求的标准磁通)
然后，使用的测试带的输出水平则被调整为：
测试带的输出水平(dBu) =标准工作室水平(dBu) + δ(dBr)
例子：
标准工作室水平: +6dbu
要去的标准磁通水平: 514pWb/mm
测试带的磁通水平: 320pWb/mm
修正因子为 -4dB
使用的测试带的输出水平被调节到+2dBu。

7.2.2. 放音方位(角)调整
这个调整使用了测试带的方位调整的10kHz部分。
对于多速机，调整应该只在最低的速度下来完成。
过程：
  1. 将电平表连接到磁带机的输出端
  2. 找到正确的螺丝，用于调整放音磁头的方位
注意不要转动其它的任何螺丝。将合适的工具定位在螺丝上。
  3. 以回放的模式运行测试带的方位调整部分
  4. 左右转动螺丝，找到最大的输出水平
对于多轨机，为了使不同通道之间的相位差最小化，需要额外的方位校准，步骤如下：
  5. 将二通道示波器(scope)连接到每个通道的输出端
   (对于多轨机：连接最上面和最下面音轨的输出端)
  6. 调整方位，直到通道之间的相位差达到最小

如果磁头大概的方位位置未知 (例如：更换磁头后)，上述过程导致磁头方位被设置到sin(x)/x-曲线的最大端。这将得到一个完全错误的方位设置。在这种情况下，最好首先进行方位的粗调。方位粗调使用了测试带的1kHz部分，顺序为上述的步骤1至4。

7.2.3. 放音均衡调整
通过这个过程来调整放音均衡，使之符合测试带的标准通量曲线上的线性频率响应。
测试带必须具有与广播室使用的标准相同的磁通曲线
大多数磁带机有低频(低音bass)和高频(高音treble)控件(微调电位器)。一些机器有两个独立的高频微调器 (例如 M15A).
测试带提供了许多测试频率。为每个频率重新调节均衡是没有意义的。因为在某些频率(关键频率)上进行调整就可以达到令人满意的频率响应，故此我们只需在关键频率上进行调整。
例子：
我们发现，低音均衡和高音均衡分别最擅长在125Hz和8kHz频率上调整。然后其余的所有频率仅仅被用来做误差检查。
注：如果频率响应在允许的误差内，不要改变均衡的设置。试图把机器的这个特定的指标调节得更好是没有意义的。

图71，基于IEC标准的频率响应误差图

过程：
  1. 将电平表连接到放音放大器的输出端，设置该表灵敏度为低于标准工作室水平20dB
  2. 选择测试带上频率响应调整部分，切换机器到回放模式
  3. 检查测试频率上的输出水平，如必要，在(这台机器的)关键频率上调节均衡
  4. 如必须改变均衡，再次运行测试带上频率响应调整的部分，并且检查所有的频率响应。

7.2.4.放音水平最终调整
由于均衡调整可能影响到输出水平，我们必须再次检查输出水平，再次重复7.2.1.中的过程。
注意：必须在标准磁通水平下检查和调整输出水平。因此，我们只能使用测试带的水平调整部分(1kHz, 0dB)，而不能使用测试带的频率响应部分的测试频率(1kHz,-20dB)。
这个检查之后，放音校准就完成了。测试带应该从机器上取下，放入它的盒子中，并妥善保存在安全的位置。

7.3. 录音部分调整
使用回放部分作为参考，来调整机器的录音部分。如果达到了与测试带相同的质量，磁带上的录音信号将符合测试带给出的标准。
在录音部分调节时，一定要格外小心不要改变放音放大器的任何设置。放音放大器上任何控件的任何意外改变，都要重新进行相应的改变部分的放音调整。
使用最常用的磁带进行以下所有的测试和调整，磁带应处于良好状态。
7.3.1. 录音磁头方位(角)调整

对于多速机，调整应该只在最低的速度下来完成。
过程：
  1. 将电平表连接到磁带机的输出端
  2. 在输入端施加10kHz, -10dB的输入信号
  3. 找到正确的螺丝，用于调节录音磁头的方位
   注意不要转动其它的任何螺丝。将合适的工具定位在螺丝上。
  4. 在录音的模式运行机器
  5. 缓慢地左右转动螺丝，找到最大的输出水平
   对于多轨机和立体声机，为了使不同通道之间的相位差最小化，需要额外的方位校准，步骤如下：
  6. 将二通道示波器(scope)连接到每个通道的输出端
   (对于多轨机：连接最上面和最下面音轨的输出端)
   应用信号发生器的信号到相同的输入通道放大器。
  7. 调整方位，直到通道之间的相位差达到最小

如果磁头大概的方位位置未知 (例如：更换磁头后)，上述过程导致磁头方位被设置到sin(x)/x-曲线的最大端。这将得到一个完全错误的方位设置，这也不允许随后的水平和均衡调节。在这种情况下，最好首先进行方位的粗调。方位粗调使用了测试带的1kHz部分，除此之外，顺序为上述的步骤1至4。

7.3.2. 偏磁调整
正如在2.3解释的，有两种方法来调节偏置设置。

过程A：1kHz方法
  1. 应用1kHz, -20dB的信号到录音放大器的输入端
  2. 缓慢地左右转动偏置调节螺丝，找到最大输出水平，这就是所需的偏置设置，
  3. 在所有通道和带速下，重复步骤1和2

过程B：10kHz方法
这种方法需要知道所使用的磁带类型和带速的电平下降度dS10信息。
  1. 应用10kHz, -20dB的信号到录音放大器的输入端
  2. 转动偏置调节螺丝至最低偏置(逆时针)
缓慢地转动偏置调节螺丝，增大偏置(顺时针)，输出水平将升高，直到达到最大值S10max，记下这个S10max的数值。
继续增大偏置电流(顺时针)，直到输出水平降至S10max–dS10，这就是偏置水平的正确设置。
  3. 在所有通道和带速下，重复步骤1和2

图72，使用10kHz方法进行偏置调节的示意图

7.3.3. 录音水平调整
这种调整可以确保机器所记录的磁带磁通量符合正确的标准。
过程：
  1. 将电平表连接到放音放大器的输出端
  2. 在你的标准工作室水平下，应用1kHz信号到录音放大器的输入端
  3. 如果机器具有控制台，将输入水平控件设置为"Calibrated(校准)"
  4. 调节录音放大器上的水平调节电位器，直到输出端达到标准的工作室水平
  5. 对于所有通道和带速，重复1至4步骤的操作
注意，在录音电平调整时，无需考虑类似于放音水平调整中的校正因子

7.3.4. 录音均衡调整
在这个过程中录音均衡被调整，直到在整个频率区间产生线性响应。由于之前放音均衡已经被校准为标准磁通曲线，这个调整确保了这个机器在录音时会产生一个标准磁通曲线。
大多数磁带机有低频(低音bass)和高频(高音treble)控件(微调电位器)。
在调整过程中，¬水平为-20dB的不同测试频率被应用在录音输入端。
对所有频率重新调节均衡是没有意义的。因为在某些频率(关键频率)上进行调整就可以达到令人满意的频率响应，故此我们只需在关键频率上进行调整。
例如：我们发现，低音均衡和高音均衡分别最擅长在125Hz和8kHz频率上调整。然后其余的所有频率仅仅被用来做误差检查。

过程：
  1. 将电平表连接到放音放大器的输出端，设置该表的灵敏度为低于标准工作室水平20dB
  2. 连接音频信号发生器到磁带机的录音输入端，设置输入水平为低于标准工作室水平20dB
   试图用全录音水平进行录音均衡调节会产生完全错误的结果。
  3. 设置信号发生器到1kHz，并检查输出水平。然后以从低频到高频的顺序检查频率响应。
   如必要，在(这台机器的)关键频率上调节均衡。
  4. 如必须改变均衡，再次在整个频率范围内检查所有的频率响应。

7.3.5.录音水平最终调整
因为均衡调节会影响到输出水平，我们需要按照7.3.3中的过程再次检查输出水平。

7.4. 最终的声音质量测试
进行下面的测量以确保之前的校准是成功的。它们是纯粹的测试，不与任何的进一步的校准相关联。

7.4.1. 失真测量
用全工作室水平的1kHz(有时 315Hz 或 400Hz测试频率来做这个测量。结果应该满足这部机器手册的要求。实践中这个值在0.3%至1%是可以接受的。
测量得到很差的值的可能原因如下：
  - 错误的偏置设置
  - 机器没有被正确地消磁
  - 录音和放音水平被误调整，以至于磁带被过度调制

7.4.2.噪音测量
无输入电平时，使用CCIR加权(权重)滤波器测量输出电平。结果应该满足这部机器手册的要求。实践中这个值低于工作室水平50dB以上是可以接受的。
测量得到很差的值的可能原因如下：
  - 机器没有被正确地消磁
  - 录音和放音水平被误调整，以至于磁带被操作在很低的磁通水平。

7.4.3. 抖动和晃动测量
这个测量给出关于机器的机械状况的信息。应该使用允许权重测量的合适的抖动计和晃动计来做这个工作。结果应该满足这部机器手册的要求。实践中我们希望这个值低于0.2%。
测量得到很差的值的可能原因如下：
  - 主导轴，压带轮和导带轮(杆)没有被正确地清理；
  - 磁带张力没有被正确地调节；
  - 压带轮压力没有被正确地调节；
  - 主导轴轴承或主导轴电机轴承的问题；
  - 没有被正确调节的伺服系统；
  -有缺陷的主导轴伺服控制。

7.5. 特殊的调整
下面的调整和测试不是标准的校准。在更换磁头或错误装配磁头后，它们才是必须的。
任何调节只应该在确实需要时才被执行

7.5.1. 音轨对齐
这个调整确保了磁头处于相对于磁带的正确高度。磁带位置由磁带导向部件固定。
如果更换了磁头，要调节磁头的位置；如果磁带导向部件被更换，调节磁带导向的位置。
在二轨和立体声机器中，音轨调整是特别严格的。它将影响到通道之间的串音。

图73，错误音轨调整的影响

这种音轨调整需要特殊的测试带。如果无法获得测试带，视觉检查可能是足够的。
过程：
  1. 在回放模式下运行磁带；
  2. 观察磁头表面，磁带应该精确地覆盖磁头的磁芯区域；
  3. 只有在轨迹不正确时，才调节磁头位置。

7.5.2. 磁头方位(角)调整

这个调整确保了磁带与磁头缝隙之间具有很好的接触。错误的磁头方位导致磁带机的频率响应变差。
一些磁带机固定了磁头方位，不允许做也无需做这样的调整。

图74，错误的方位调整的影响

过程：
  1. 用合适的油脂笔把磁头表面涂色；
  2. 运行磁带几秒钟；
  3. 移走磁带，观察磁头表面上被磁带擦除的区域。该磁头的缝隙应该是在区域的中心。如果不是这样，旋转磁头并重复测试。
如果没有产生清晰的结果，多测试几次也是必须的。

7.5.3. 磁头倾斜调整
正确的磁头倾斜确保了磁头表面平行于磁带导向。为了在磁头缝隙的整个长度上，对于所有的音轨都有很好磁带接触，这个调整是必要的。
错误的磁头倾斜导致磁带机的频率响应变差。
一些磁带机固定了磁头倾斜位置，不允许做也无需做这样的调整。

图75，错误的磁头倾斜位置的的影响

过程：
  1. 用合适的油脂笔把磁头表面涂色；
  2. 运行磁带几秒钟；
  3. 移走磁带，观察磁头表面上被磁带擦除的区域。这个区域的顶部和底部应该是等宽的。如不是，修正磁头位置并重复测试。
如果没有产生清晰的结果，多测试几次也是必须的。

澳洲丽园 · 发表于 2015-1-19 09:10:31

美文，如果有图会更精彩

赞原著者，在楼主转帖

正常发烧 · 发表于 2015-1-19 10:20:20

谢谢楼主，收藏了！

llx · 发表于 2015-1-19 11:03:30

谢谢

cwl5108 · 发表于 2015-1-19 16:56:04

谢谢楼主！好好学习下。

happy168k · 发表于 2015-1-19 17:27:55

288c · 发表于 2015-1-19 19:39:32

288c · 发表于 2015-1-19 19:39:33

zt2717 · 发表于 2015-1-19 23:05:52

学习！再学习！

laooto · 发表于 2015-1-20 12:48:16

很好的分享~

大胡子 · 发表于 2015-1-20 15:05:20

楼主怎么不上插图呢？

emgc · 发表于 2015-1-20 17:01:31

水运之都 · 发表于 2015-1-20 17:25:09

好文章，收藏了。

路虎-揽胜 · 发表于 2015-1-20 20:51:17

小烧兄 · 发表于 2015-1-22 08:28:09

大胡子发表于 2015-1-20 15:05* }. P8 S0 ~4 {: I
楼主怎么不上插图呢？

图片是有的，但不知为什么上传不了，我想是上图权限给版主禁了。晕！

红灯记 · 发表于 2015-1-23 14:58:44

小烧兄发表于 2015-1-22 08:28
2 j u! k; E/ Z6 R! Q图片是有的，但不知为什么上传不了，我想是上图权限给版主禁了。晕！

你这个帖子是从别的地方以文本方式复制过来的，刚发上来的时候还有许多乱码字符，是我们论坛的版工为你慢慢的整理才成这个样子。
除极个别别有用心的捣乱者外，开坛不会剥夺每位注册开友的任何权利，否则开坛就不会走到辉煌的今天，谢谢你的好意

		自动登录	找回密码
密码			注册加入

磁性录音--开盘机原理导论

赶快注册并登录访问我们网站，呈现更多精彩内容！

评分