第四章磁记录技术

第四章磁记录技术

1/12/20231第四章磁记录技术教学目标和要求：1、磁记录材料的种类与特性2、磁记录材料的构成和性能。3、磁记录的原理以及磁记录形成信息的耐久性教学重点与难点：1、磁记录材料的种类与特性以及磁记录形成信息的耐久性。1/12/20232第四章磁记录技术教学方式：（课堂教学6学时）

磁记录技术是指利用电磁感应原理，把声音、图像转换成电信号，以电信号形成的磁场去磁化磁性介质，使信息记录在介质上并能重放的技术。最早用于磁记录的钢丝式记录，1898年首先出现在丹麦，后来德国与波兰的科学家用铁氧体作磁头，以塑料基带代替钢丝带，并用细颗粒磁粉涂布带基。1/12/20233第四章磁记录技术1949年美国在计算机上首次用磁鼓作内存贮器，1956年IBM公司研制成第一台磁盘存贮器，使磁记录技术得到了迅速发展与应用。磁记录技术也广泛应用于档案领域，在政治生活、文化艺术、科学研究、空间技术和自动化控制中档案原生信息的生成与复制都有磁记录技术的应用，形成了大量磁记录档案。1/12/20234第四章磁记录技术

第一节磁记录材料的构成与性能参数

磁记录材料的类型尽管是多种多样的，但其结构大体是相同的，一般由底基与磁记录层组成。当然由于选用材料的不同以及由磁记录材料用途的不同，各种磁记录材料在性能上会有较大的差别。1/12/20235第四章磁记录技术一、磁记录材料的构成

(一)底基

磁带带基与软磁盘盘基统称为底基。在磁记录材料发展的历史上，钢丝、牛皮纸、醋酸纤维酯、聚氯乙烯等都做过带基的制成材料，目前带基与软盘盘基多以聚酯为主。底基或底基的制成材料应具有以下主要性能：1/12/20236第四章磁记录技术(1)机械性能好。底基柔韧、耐磨；抗张强度大，如涂布后6．35mm厚磁带应能经受住3kg稳定张力；具有较高的屈服点；几何尺寸稳定。

(2)表面性能优良。要求所用材料能制成6～25um薄膜，成膜厚度均匀、表面平滑，内部无气泡；表面电阻率不宜太高。1/12/20237第四章磁记录技术(3)使用性能好。底基耐热性要好，并尽量不吸湿；使用中保证不变形、不断裂、不粘连；无毒、不易燃。(4)耐老化。经长期保存性能无明显变化；能在一30～60℃下长期使用和保存。1/12/20238第四章磁记录技术常用底基有三类

1．聚酯带(盘)基

聚酯薄膜是我国目前使用最广泛的一种底基材料。薄膜密度为1．37～1．40g／cm3，熔点250℃。它虽有保持静电电荷大的缺点，但仍不失其为一种优良的底基材料。1/12/20239第四章磁记录技术

(1)尺寸稳定性好。室温下在20．6MPa强度下放置1OOOh，薄膜塑性变形仅0.2％；线湿膨胀系数1．1×10-5emm／m／％RH，热膨胀系数1．7×10-5mm／mm／℃。

(2)机械强度高。耐冲击抗撕裂，23um厚薄膜撕裂强度7．5N／mm。

(3)光洁度高。表面平整光滑、厚度均匀。1/12/202310第四章磁记录技术2．三醋酸纤维素酯带基

优点:是机械强度较高，断裂时延伸小、不易燃烧、表面均匀无孔。缺点:是机械强度不如聚酯，粗糙边缘处易断裂；受温湿度影响较聚酯大，会缓慢吸湿变形；久存易断裂；加之其僵硬性与弹性低下，目前在底基中应用较少。1/12/202311第四章磁记录技术3．聚氯乙烯带基

优点是耐水性强、不易拉断、受温度作用时延伸系数小。缺点是软化点较低(60～70℃)，强力作用下塑性伸缩率低，表面光洁度不够均匀，耐高温也较差。几种带基性能比较见表4—2。1/12/202312第四章磁记录技术1/12/202313第四章磁记录技术

(二)磁记录层

磁记录层(简称磁层)是存贮信息的介质，其主要组成及其特性为：

1．磁粉

(1)磁粉的磁特性。磁性是物质的基本属性之一，自然界的物质大致可分为顺磁性、抗磁性和铁磁性等几类。受外磁场作用磁化方向与外磁场方向相反的为抗磁质，如铜、水银等；1/12/202314第四章磁记录技术

磁化方向与外磁场方向相同的为顺磁质和铁磁质。顺磁性物质受磁化较弱，且随外磁场消失而立即消失，故只有铁磁质才能用于磁记录。1/12/202315第四章磁记录技术(2)磁粉的种类与特性。

对磁粉的基本要求是：有足够的矫顽力；磁特性稳定；颗粒均匀、结晶完整；分散性好、填充密度大。常用磁粉材料有：1/12/202316第四章磁记录技术

氧化铁磁粉

用于磁记录的氧化铁磁粉有Fe3O4和r-Fe2O3。Fe3O4的特点是矫顽力较高，且难以消磁，故普通磁带用之较少，但用于原版记录有它特殊的优越性。钴呈针状棕色粉末，具有性能稳定、价格低廉、制作方便的特点，1/12/202317第四章磁记录技术

是目前用途最广、用量最大的一种磁性材料，它几乎是构成录音带、计算机磁带和仪器用磁带的主体材料、其磁特性是低、中频特性较好，不足之处是高频特性较差、矫顽力不够高、复印效应较大，自去磁现象也较明显。1/12/202318第四章磁记录技术

改性氧化铁磁粉

改性氧化铁包括掺钴氧化铁、包钴氧化铁、包钴包亚铁氧化铁、钴改性贝陀立氧化铁等品种。包钴包亚铁氧化铁是使Co—Fe在针状颗粒r-Fe2O3

。表面外延结晶；钴改性贝陀立氧化铁是指组成在Fe3O4。与Fe2O3。之间的氧化铁磁粉；1/12/202319第四章磁记录技术

包钴氧化铁是使针状氧化铁在碱性钴溶液中吸附一层Co(OH)2。其中以包钴氧化铁的应用居多，它具有磁性稳定、矫顽力高、矩形系数大的特点，磁记录动态范围广、高频响应好，广泛用于制作高质量原版记录和高密度记录。1/12/202320第四章磁记录技术二氧化铬磁粉

CrO2磁粉呈乌黑色粉末。磁粉颗粒均匀、无空洞、表面光洁度高，在粘结剂中易分散和定向、填充密度大。突出的是磁性能动态范围广、高频特性好、信噪比大、复印效应低，是一种较为理想的磁记录材料。不足之处是居里点较低(指铁磁性质消失时的温度)，对温度变化较为敏感。CrO2的磁性能与r-Fe2O3

比较．见表4—31/12/202321第四章磁记录技术1/12/202322第四章磁记录技术金属与合金粉末

金属粉末为单质铁和铁基合金等强磁性粉末，它是一种晶体结构中无氧原子的超微粒磁粉。其颗粒一般为0．1～0．3um，长宽比10：1，比表面积24m2／g；剩磁O．3T。金属磁带的优点是剩磁大、动态范围广、失真小、信噪比大，整个频率输出，比r-Fe2O3和CrO2分别大10dB和6～10dB，一般用作原版记录。1/12/202323第四章磁记录技术

磁性材料按形态可以分为颗粒型材料和连续型材料两大类，所有上述磁粉均属颗粒型材料。合金粉末为连续型材料，它是由Fe-Co或Fe-Ni-Co按一定比例混合的粉末或氮化铁(Fe4N)粉末。粉末颗粒极细。通常采用电镀、化学沉淀或真空沉积的方法在带基表面形成一层连续性磁性薄膜。选用合金粉末作磁性材料可大大减小磁带厚度及对磁头的磨损。1/12/202324第四章磁记录技术钡铁氧体(BaO．6Fe203)磁粉

钡铁氧体为六角晶系铁氧体，颗粒尺寸O．08×O．03um，密度5.25g／m3，比表面积22m2／g，是一种理想的垂直磁记录介质。1/12/202325第四章磁记录技术1/12/202326第四章磁记录技术2．粘合剂

(1)粘合剂的作用是以结膜的形式使磁记录介质与底基间实现牢固的结合，用量约为磁层重的20％。对粘结剂材料的性能要求是：①具有良好的成膜性。要求粘合牢固，成膜机械性能良好，柔韧耐磨，既有一定的形变能力，又有一定的硬度。有良好的热稳定性，能经受住磁头与磁层间产生摩擦热。1/12/202327第四章磁记录技术②与磁粉有良好的相容性。磁粉在粘结剂中分布均匀，易于分散、填充密度大。③表面性能优良。磁层表面应光滑、耐磨损、耐蚀，静电小。1/12/202328第四章磁记录技术(2)常用粘结剂材料多是一些高分子成膜剂。①热塑性树脂粘合剂。如氯乙烯与醋酸乙烯共聚物、氯乙烯醋酸乙烯乙二醇丙烯酸酯等，该类粘合剂成膜柔韧性好，粘结力强，多用于普通录音磁带，不足之处是耐热性与耐溶性较差，有掉粉和发粘现象发生。1/12/202329第四章磁记录技术

②热固性树脂粘合剂。如双组分反应型聚氨酯、聚氨酯弹性体、低分子环氧树脂等，该类粘合剂耐热、耐溶剂、耐水，粘结力强，柔韧耐磨，但耐冲击性较差。此类粘合剂多用于磁盘、录像带和数字磁带。③橡胶类粘合剂。多以氯丁橡胶或丁腈橡胶为主要材料制成的粘合剂，该类粘合剂成膜弹性好，耐化学腐蚀、抗老化，但氯丁橡胶的存贮稳定性较差。1/12/202330第四章磁记录技术

为提高磁层耐久性，近年来所用粘合剂正向多组分方向发展，如在热塑性树脂中掺用热固性或像胶类粘合剂。1/12/202331第四章磁记录技术3．溶剂

溶剂的作用是溶解粘合剂、润湿磁粉、稀释磁浆，并在底基与粘合剂间提供结合力。常用的溶剂是丙酮、甲苯、醋酸乙酯、四氢呋喃等。其选择的原则一是根据选用粘合剂及磁粉的种类而定，同时兼顾溶剂对粘结剂的相容性及对磁粉的润湿性；二是要考虑到溶剂的挥发性及对涂布、干燥工艺的适应性。1/12/202332第四章磁记录技术4．助剂

磁层中助剂成分复杂，虽用量甚微，但其作用却十分显著。常用的助剂有以下几种：

(1)增塑剂。常用增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯等，添加量约为磁粉重O.5％～1.0％，其作用是增加磁层的柔韧性和可塑性。1/12/202333第四章磁记录技术

(2)耐磨剂。常用耐磨剂有Al2O3、Cr2O3等，添加量按磁粉重量计：硬磁盘O．5％～1．O％，录音带0％～1．O％，计算机磁带与软磁盘O．5％～2．0％，录像带1％～8％。其作用一是提高磁层的硬度；二是改善磁层表面的润滑性，减小磁1/12/202334第四章磁记录技术

头对磁层表面的磨损；三是对磁头有良好的清洗作用，以减少信号丢失和失真。

(3)润滑剂。常用润滑剂有聚三氟氯乙烯(俗称氟氯油)、油酸等，添加量为磁粉重O．2％～5％。其作用是提高磁层表面的光滑性和耐磨性，降低磁层摩擦系数，防止磁层老化。如添加润滑剂2％后，计算机磁带寿命可达7万次。1/12/202335第四章磁记录技术

(4)稳定剂。常用稳定剂有二月桂酸二丁基锡等，其作用是提高粘结剂抗光耐氧的能力。

(5)防静电剂。常用防静电剂是导电炭黑，可使磁层表面电阻降低到106～108欧。此外，还有分散剂、着色剂、防腐剂、防老化剂、防霉剂等多种助剂成分。1/12/202336第四章磁记录技术二、磁存贮性能参数

以数字记录为例，评价磁存贮的技术性能的参数有：(一)存贮密度

指磁存贮器表面单位长度或单位面积所存贮的二进制信息量。存贮密度又分位密度、道密度与面密度。单位长度磁道上所能记录二进制信息位数称为位密度或线密度，单位为位／英寸(bpi)或位／mm。在磁道垂直方向上

1/12/202337第四章磁记录技术

单位长度包含的磁道数称为道密度，单位为道／英寸(tpi)或道／mm。道密度与位密度的乘积称为面密度。(二)存贮容量磁存贮器可能存贮的二进制数据总量称为存贮容量，单位是位(比特)或字节。进行数据存贮前要规定数据在磁记录介质上的写入格式，称为格式化；根据是否格式化，存贮容量又分为格式化容量与非格式化容量。1/12/202338第四章磁记录技术例如：

磁带非格式化容量=位密度×磁道长度×磁道数软磁盘非格式密量=2兀×最内磁道半径×最内磁道位密度×磁道数／面磁盘格式化容量=扇区密度(容量)×扇区数×磁道数1/12/202339第四章磁记录技术例如：

长2400英尺、宽半英寸的磁带，采用9道以1600位／英寸(bpi)的位密度记录信息，容量可达4000万个字节(400兆字节或400MB)。1/12/202340第四章磁记录技术(三)数据传输率磁存贮器在单位时间内向主机传送数据比特或字节的量。(四)误码率指漏码和多码在存贮容量中占的比例，或读出的出错信息和读出总的信息位数之比。磁盘误码率约10-9。1/12/202341第四章磁记录技术(五)存取时间指磁头起动到定位和完成写／读所需要的总时间，通常指平均时间。1/12/202342第四章磁记录技术

第二节

磁记录材料的种类与特性

用于磁记录的材料统称为磁记录材料，按其载体形式划分。磁记录材料有磁带、磁鼓、磁泡、磁盘和磁卡等，其中以磁带与磁盘的应用最为广泛。1/12/202343第四章磁记录技术一、磁带

磁带是指在磁记录中用以记录声音、图像、数据及其他电信号的涂有磁性材料的条带。按使用需要划分有录音磁带、录像磁带、计算机磁带和仪器磁带等；按磁性材料划分有普通氧化铁磁带、二氧化铬带、铁钴带、铁一铬带和金属磁带等；1/12/202344第四章磁记录技术

按带基厚度划分有标准带(43～51um)、薄带(标准带厚的1/2)、超薄型带(标准带厚的1/4)；按涂布方式划分有单涂层带、双涂层带、三涂层带和双面磁带；按装带方式划分有开盘带、盒带和循环带。本教材对磁带采取的分类方法为：1/12/202345第四章磁记录技术1/12/202346第四章磁记录技术1/12/202347第四章磁记录技术(一)录音磁带

录音磁带以记录音频信号为主，广泛应用于文化、教育和艺术等领域，它目前已由模拟记录向高密度、数字化记录方向发展。1/12/202348第四章磁记录技术1．开盘带

专业用录音磁带主要用于高质量语言录音，如用于电影、电视的高保真录音和音乐主磁带(复制用母带)录音等专业领域。记录音频范围20Hz～20kHz，磁层厚10～16um，带速为38cm／s，具有输出高、噪声低、失真小的特性。其结构特点：一是磁层较厚，二是有碳黑背涂层。1/12/202349第四章磁记录技术背涂层的作用是为了保证运带平稳、减小带基磨损和静电，以防止信号衰减和抖动。通用录音磁带多用于一般文化教育，与专业带相比无背涂层，且带速较低，一般为每秒4．75cm、9．5cm或19．Ocm。电影录音磁带有全宽涂磁和部分涂磁等几种，见图4—3。它对打孔有精确的尺寸要求。EE型录音磁带是20世纪80年代新开发产品，其特点是偏磁大，噪声低。

1/12/202350第四章磁记录技术1/12/202351第四章磁记录技术2．盒带

盒带带宽3.81mm，带速4.76cm／s，与开盘带相比，磁层与带基均较薄。其突出优点是使用方便，缺点是带基较薄，机械性能与耐保存性均较差。盒带以氧化铁带的应用最为普遍，其特征是中低频特性较好，带盒上标有LN(低噪声)、LH(低噪声高输出)、SLH

(高性能低噪声高输出)字样。1/12/202352第四章磁记录技术二氧化铬带记录高频特性较好，用于短波记录尤为显著，带盒上标有CrO2。或CR字样。铁-铬带为双涂层带，内层是剩磁高的r-Fe2O3，外层是矫顽力高的CrO2

，高低频特性均较好，带盒上常标有FC、FeCr或FCR等字样。盒带涂层结构，见图4—4。使铁磁质完全退磁所需要的反向磁场的大小，叫铁磁质的矫顽力。

1/12/202353第四章磁记录技术1/12/202354第四章磁记录技术(二)录像磁带

录像磁带主要用于记录视频信号，与光学摄影相比无需显影、定影和水洗等过程而能立即重放，而且记录信号可以抹去重录，因而应用十分普遍，广泛用于电视、广播、艺术和科研等领域。1/12/202355第四章磁记录技术录像带按机型划分有VHS型、Reta型、V2000型与8mm型带；按使用等级分有普通录像带、高质录像带、高保真录像带和专业用录像带四级，级别越高，图像质量越好。按装带方式划分有开盘式和盒式。开盘带带宽有50．8mm、25．4mm、12．7mm(或2英寸、1英寸、1／2英寸)几种，盒式带有19．Omm、12．7mm两种。1/12/202356第四章磁记录技术与录音带相比较：(1)磁性能好。录像带记录频率范围为0～6MHz，对视频特性的要求远高于录音带，在磁性能上有更高的灵敏度、信噪比和矫顽力，且易消磁。(2)机械性能高。磁带的几何尺寸精度高、柔韧性好、抗张强度大，耐久性与稳定性均高于录音带。1/12/202357第四章磁记录技术(3)具有底涂层。录像带的磁层具有更高的粘结牢度，以保证能经受磁头的摩擦。为此与录音带不同的是在磁层与片基间涂有衬底层，结构见图4—5。1/12/202358第四章磁记录技术(三)仪器磁带

仪器用磁带广泛用于遥测记录、地球物理勘探、航海、飞行、宇宙记录、自动化控制等领域，以及短时间内需要大量记录的实验场所。其构造与开盘式录像带相同。记录范围从低频到2．OMHz，带基厚度多为25um和38um，长度有762、1092、1542、2195、3292m等规格。1/12/202359第四章磁记录技术

由于它所使用的环境较其他磁带恶劣，故磁带的性能比一般磁带要耐高温潮湿、耐高冲击、抗震动，寿命长；高性能的仪器用磁带表面光洁、摩擦系数小、漏失少，并特别强调对短波的灵敏度。如用于卫星的仪器用磁带要求能适应一40～120℃、RH0％～95％的环境，且灵敏可靠。1/12/202360第四章磁记录技术（四）计算机磁带

计算机磁带与磁带机共同组成了计算机的外存设备，以数字化方式记录二进制电脉冲信号，带速2～5m／s，全长不允许有接头，特别强调存取数据的可靠性。开盘式磁带带宽25．4mm或12．7mm，早期计算机使用的有25．4mml6磁道和12．7mm7磁道磁带，现代多用12．7mm9磁道或7磁道磁带。1/12/202361第四章磁记录技术

盒式带带宽有3．81mm、6．30mm等几种，带速38cm／s，前者长86±4m，后者长137m。计算机磁带具有存贮量大、数据输出率高、占用空间小、价格便宜等优点。突出特点是存贮密度高，缺点是只能按序存取，平均存取时间(指磁头起动到定位和完成读／写所需总时间)较长；接触式检索易损坏磁记录层。计算机磁带目前正考虑用超微粒氧化铁磁粉代替普通氧化铁磁粉，向提高存取速度和扩大存贮容量的方向发展。1/12/202362第四章磁记录技术二、磁盘

磁盘是双面涂敷、溅射或镀有磁性材料的圆盘形磁记录载体，利用磁盘表面磁特性记录和读出信息的装置称作磁盘存贮器；它是在磁泡与磁鼓存贮器的基础上发展起来的，是目前计算机使用最为普遍的一种大容量外存设备。磁盘按盘基材料分为硬磁盘和软磁盘两种。1/12/202363第四章磁记录技术

(一)硬磁盘

硬磁盘是以铝合金为盘基，双面涂有磁介质的记录媒体，高矫顽力和薄磁层化是其显著特性。按盘径大小有14．8英寸、5．25英寸和3．5英寸几种，其中以14英寸的应用最多。硬磁盘上有若干磁道(径向单位长度的磁道数称道密度)，它们以盘心为中心呈同心圆分布，自外向内依次编号。

1/12/202364第四章磁记录技术硬磁盘组是由多个固定在同一轴上单片硬盘组成的，片数由几片至几十片不等，间距10-20mm，见示意图4-6。在磁盘驱动器驱动下磁盘高速旋转，形成的气流使磁头悬浮盘上(0.2-O.3um)读取信息。硬磁盘的优点是存贮容量大，大容量磁盘磁道密度达24-36道／mm，线密度在470位／mm能随机读取所需数据；传输速度快，故特别适合作大容量计算机的存贮设备。1/12/202365第四章磁记录技术1/12/202366第四章磁记录技术1/12/202367第四章磁记录技术(二)软磁盘

软磁盘由磁盘和封罩组成。

1．磁盘软磁盘以聚酯为盘基，按盘径划分有标准盘(8英寸)、小型盘(5．25英寸)和微型盘(3．5英寸)，其中以小型盘的应用最广。按使用角度划分有单面单密度、单面双密度、双面单密度和双面双密度几种。1/12/202368第四章磁记录技术磁盘磁道编号沿盘径自外向盘心以十进制双位数编号，如通常采用的IBM3740记录格式，盘面分成77条磁道，外磁道是00磁道，最内是76磁道。标准型和小型盘盘面上有软扇区和硬扇区之分，软扇区上只有中心孔和索引孔，硬扇区除此之外还有若干扇孔，见图4—7。1/12/202369第四章磁记录技术1/12/202370第四章磁记录技术

2．封罩封罩的作用一是防尘、防划伤；二是预防旋转中因产生静电而引起数据丢失；三是盘套上的防写缺口可以保护信息以免被改写。要求所用制成材料静电小、透光率低、易粘接、不易燃、无毒和对环境温湿度稳定等。封罩外层通常由聚氯乙烯半硬片和无纺布复合而成。盘罩上冲有中心孔、索引孔、定位槽和防写槽。1/12/202371第四章磁记录技术

软磁盘作为中小型微机外存设备，不仅具有容量大、速度快、可靠性高等优点，而且结构简单、使用方便、互换性好、价格低廉，其应用几乎遍及计算机的各个领域，在档案管理中亦广泛用做档案信息存贮和智能终端。它目前正通过改进记录材料向高密度、大容量、存取快、可靠性好的方向发展。软磁盘性能，见表4—10。1/12/202372第四章磁记录技术1/12/202373第四章磁记录技术补充：外存储器软盘存储器硬盘存储器1/12/202374第四章磁记录技术PC机中的外存储器硬盘存储器软盘驱动器CD-ROM驱动器1/12/202375第四章磁记录技术0.1软盘存储器1/12/202376第四章磁记录技术软盘存储器=软驱+软盘片信息的存储介质3.5英寸软盘片信息的读写装置软盘驱动器(软驱)优点：存储介质（软盘片）可更换、携带方便、价格便宜缺点：容量太小(安装在台式PC的机架上)1/12/202377第四章磁记录技术软盘片的结构目前主要使用3.5英寸软盘写保护孔轴盘连接孔软盘片是两面涂满了磁性材料一张圆形软塑料片盘片被封装在一个硬塑料保护壳中读写窗(快门)是可移动的金属套，软盘工作时才打开移动翼片，露出写保护口，信息就无法记录到盘片，从而实现了写保护1/12/202378第四章磁记录技术磁盘存储器的信息存储原理磁头，用于写入和读出信息“0”“1”盘片旋转方向磁盘片1/12/202379第四章磁记录技术磁盘的磁道和扇区磁道扇区磁盘表面被分为许多同心圆，每个同心圆称为一个磁道。每个磁道都有一个编号，最外面的是0磁道每个磁道被划分为若干段（段又叫扇区），每个扇区的存储容量均为512字节。每个扇区都有一个编号注：所谓磁盘的格式化操作，就是在盘面上划分磁道和扇区，并在扇区中填写扇区号等信息的过程簇扇面1/12/202380第四章磁记录技术3.5英寸软盘片存储容量的计算共2个记录面（双面记录）每个记录面80个磁道(编号:0-79)每个磁道划分为18个扇区(编号:1-18)每个扇区的存储容量为512字节所以，每张盘片的总存储容量为存储容量=28018512=1.44MB缺点：盘片容量太小单位存储容量的成本：软盘片>优盘！优盘：512MB～1GB

（100元）1/12/202381第四章磁记录技术软盘驱动器工作过程驱动器的主轴驱动系统带动软盘片不停地旋转若光线透过写保护窗，则禁止写操作定位系统将磁头定位到指定的磁道，进行信息的读写快门打开1/12/202382第四章磁记录技术如何增大磁盘片的容量？提高盘片上的信息记录密度！增加磁道数目——提高磁道密度增加扇区数目——提高位密度

低密度存储示意图高密度存储示意图位密度道密度位密度道密度硬盘存储器1/12/202383第四章磁记录技术0.2硬盘存储器1/12/202384第四章磁记录技术硬盘按其接口类型：

主要有IDE和SCSI两种

IDE接口有40针，最初是为AT结构的电脑设计的，又称为ATA接口。标准IDE接口只支持两个设备，每个硬盘的最大硬盘空间也只能到528M字节；现在普遍使用增强型IDE(EIDE)标准，它最多可支持4个设备，支持大容量的硬盘。SCSI接口的诞生比IDE晚，相应SCSI硬盘有许多先进的特性，比如支持的硬盘容量更大、传输速率更高、可管理的设备更多等等。1/12/202385第四章磁记录技术SCSI硬盘和IDE硬盘除接口不同外，在组织结构、工作原理上是相同的：IDE接口1/12/202386第四章磁记录技术硬盘外观

硬盘尺寸有很多种，现在普遍使用的是3.5英寸硬盘，大小和3寸软驱相仿。除此之外，还有5寸硬盘以及2.5寸或体积更小的硬盘，小体积硬盘常用于笔记本电脑中。1/12/202387第四章磁记录技术硬盘外壳上除电源插座外，还有一个必不可少的数据接口：40针的IDE接口，或50针的是SCSI接口。还有一些跳线，在安装时可能要用它们来设置硬盘：对于IDE硬盘，主要设置是作为主盘(Master)还是副盘(Slave)；对SCSI硬盘，则是设置ID号和终端电阻等。1/12/202388第四章磁记录技术硬盘存储器概述作用：长期保存各类信息特点：可读可写容量很大成本极低（110GB/100元）技术持续很快，容量将更大，成本会更低1/12/202389第四章磁记录技术

硬盘存储器的结构移动臂控制电路主轴硬盘片磁头接口1/12/202390第四章磁记录技术

磁盘存储器的信息记录原理电流方向磁头磁盘表面磁性材料粒子盘片旋转方向写“1”写“0”磁存储器信息记录原理信息记录格式与软盘相同，按磁道和扇区进行存储，但磁道和扇区数目要多得多1/12/202391第四章磁记录技术信息的平均存取时间磁盘上的信息以扇区为单位进行读写，平均存取时间为：

T=寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间寻道时间——磁头寻找到指定磁道所需时间(大约5ms)旋转等待时间——指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间(大约4～6ms)(转速：4200/5400/7200/10000rpm)数据传输时间——(大约0.01ms/扇区)磁头磁道旋转轴碟片1/12/202392第四章磁记录技术硬盘存储器的性能指标（1）容量：以GB为单位，目前硬盘单碟容量约为40～100GB（2）平均存取时间：在几ms～几十ms之间，由硬盘的旋转速度、磁头寻道时间和数据传输速率所决定（3）缓存容量：原则上越大越好，通常为2MB～8MB（4）数据传输速率外部传输速率指主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，与采用的接口类型有关内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传输速率越快（5）与主机的接口：前些年使用：并行ATA（IDE）接口当前流行：串行ATA（SATA）接口1/12/202393第四章磁记录技术低级格式化在低级格式化过程中，格式化程序将磁盘的磁道分成特定数量的扇区，创建扇区间和磁道间的间隙并写入扇区头和尾信息。程序还给每个扇区的数据区域填入伪字节值或测试值样式。对软盘来说，记录在每个磁道上的扇区数量取决于磁盘和驱动器类型。对硬盘来说，每个磁道上的扇区数量取决于驱动器和控制器接口。1/12/202394第四章磁记录技术现在几乎所有的IDE和SCSI驱动器采用了一种称为分区域记录技术，即每个磁道上写入的扇区数是不同的。不采用这种技术的硬盘驱动器，每个磁道上记录的扇区数是相同的，因而存储的数据量也是相同的。内圈磁道上每英寸数据位数多一些，而外圈磁道每英寸数据位数少一些。由于每磁道记录的数据位数及转速是相同的，所以他们的数据速率也是相同的。1/12/202395第四章磁记录技术因为外圈磁道比内圈磁道更长一些，但存储的数据量（更松散一些）却相同，所以外圈磁道的存储容量明显地存在着浪费。在分区域比特记录中，柱面被分成一系列的组，又称区域。当沿磁盘半径从内向外移动时，外层磁道依次要比内层磁道包含更多的扇区。同一个特定区域内的柱面，每磁道含有相同的扇区数。区域的数量是随驱动器的不同而不同的，但大部分驱动器有10个或更多的区域。下图表示了采用分区域记录驱动器的磁盘扇区分布情况。1/12/202396第四章磁记录技术1/12/202397第四章磁记录技术分区域记录的另一个影响是数据传输速率随磁头所处的区域而变化。分区域驱动器还是以恒定速度旋转，可是，由于外层区域每磁道有更多的扇区，所以数据传输速度要更快一些。同时也可推断出，读写内层区域时数据传输速度最慢。这就是当今驱动器标注最小和最大连续传输速率的原因，因为传输速率取决于磁头读写的位置。分区域记录的使用，大大地提高了硬盘利用率，与采用每磁道固定扇区数的硬盘比较，使驱动器增加2O～50％的硬盘容量。实际上，现在所有的IDE和SCSI都采用分区域记录。1/12/202398第四章磁记录技术高级格式化

高级格式化并不是真正的驱动器物理格式化，而是为磁盘创建一张表格的内容。在低级格式化中，将磁道和扇区信息写入磁盘，是真正的物理格式化过程。正如已提到的，DOSFORMAT命令在软盘上既执行低级格式化又执行高级格式化，但在硬盘上只执行高级格式化。IDE和SCSI硬盘驱动器的低级格式化是由制造商完成的，不应当由最终用户来做。当试图修复一个已损坏的格式（磁盘的有些部分己不能读出），或者当想要擦除磁盘中所有数据的时候，才会对IDE或SCSI硬盘作低级格式化。1/12/202399第四章磁记录技术硬盘的连接IDE口是用来连接IDE设备的，一般是硬盘和光驱。主板上的两个IDE口，一个是主接口，一个是副接口。每个IDE口可以连接两个IDE设备，所以，一台电脑最多可连接四个IDE设备。连接的时候要注意，不仅两个IDE口之间有主次关系，接在同一个IDE口上的两个IDE设备之间也有主次关系；主硬盘，也就是启动硬盘必须作为主设备接到主IDE口上。1/12/2023100第四章磁记录技术在主板上，主IDE口一般用“PrimaryIDE”或“IDE1”来表示。另一个用“SecondaryIDE”或“IDE2”表示。在主板的各个接口附近都标明了第一根针的位置，在接线之前先要弄清楚。

硬盘和光驱上有设置主、副盘的跳线，在后面我们有详细的介绍。此处我们把硬盘作主盘，光驱设置为副盘，把它们都连接到主IDE接口上。现在的主板上都给这些接口加了一个带有缺口的插座，正好和数据线接头上的形状相同，方向是不会搞错的。1/12/2023101第四章磁记录技术IDE硬盘上的跳线一般来说，硬盘出厂时默认的设置是作为主盘，当只安装一个硬盘时是不需要改动的；当安装多个硬盘时，需要对硬盘重新设置1/12/2023102第四章磁记录技术PK：当这个跳线短接时，磁头被固定在安全位置，防止运输过程中磁头的移动。1/12/2023103第四章磁记录技术CS：CableSelect，此方式利用经过特殊处理的数据线来设定主盘和副盘，第28根数据线为选择线，有则为主盘，无则为副盘，这种方法很少见。DS：当这个跳线短接时，硬盘作为主盘(Master)。

SP：当这个跳线短接时，硬盘作为副盘(Slave)。1/12/2023104第四章磁记录技术硬盘的跳线一般不会超出这四种，有些硬盘只采用一个跳线来设置主盘或副盘，比如，当短接时作主盘，断开时作副盘。世界上生产硬盘的厂家较大的几家有Seagate(希捷)、Quantum(昆腾)、Maxtor（迈拓）和WesternDigital(西部数据)、IBM等。1/12/2023105第四章磁记录技术硬盘维护分析见WORD文档1/12/2023106第四章磁记录技术附：关于硬盘的SATA接口(1)PC前几年大多使用IDE(ATA)接口UltraATA100或UltraATA133接口，传输速率最高分别为100MB/s和133MB/s近两年开始大量采用SATA接口(150～300MB/s)串行传输方式，工作频率高(1.5GHz-3GHz)低电平差分信号，内嵌时钟信号传输线长度增加，插头插座体积缩小1/12/2023107第四章磁记录技术附：关于硬盘的SATA接口(2)并行ATA接口的连接电缆SATA接口的连接电缆SATA接口电路功能SATA接口采用差分信号串行传输1/12/2023108第四章磁记录技术使用硬盘应注意什么?正在对硬盘读写时不能关掉电源保持使用环境的清洁卫生，注意防尘；控制环境温度，防止高温、潮湿和磁场的影响防止硬盘受震动，工作时不要移动机器及时对硬盘内容进行整理，包括目录的整理、文件的清理、磁盘碎片整理等防止计算机病毒对硬盘的破坏，对硬盘定期进行病毒检测1/12/2023109第四章磁记录技术移动存储器之1——优盘采用Flash存储器（闪存）芯片，体积小，重量轻容量可以按需要而定（256MB～2GB），具有写保护功能数据保存安全可靠，使用寿命长使用USB接口，即插即用，支持热插拔(必须先停止工作)读写速度比软盘快可以模拟软驱和硬盘启动操作系统1/12/2023110第四章磁记录技术移动存储器之2——移动硬盘存储容量大（10GB～100GB）采用USB或IEE1394接口，即插即用，支持热插拔(必须先停止工作)小巧而便于携带速度快，安全可靠移动硬盘1/12/2023111第四章磁记录技术第三节

磁记录的原理与性能指标

我们这里讲的磁记录原理，包括磁记录与重放两个过程的原理。磁记录就是电信号通过磁头产生的磁场使磁粉局部磁化，使之与电信号相对应地排列起来，按记录方式有模拟记录与数字记录两大类型。认识磁记录原理并进一步了解磁记录主要质量指标，对提高档案原生信息及其复制信息的质量是十分重要的。1/12/2023112第四章磁记录技术一、录放原理

磁记录是通过磁头对磁记录材料表面进行局部磁化来实现的。当有随时间变化的电流送入记录磁头的线圈时，在磁头缝隙处由于磁头工作间隙处的磁阻较大，因而产生与电流变化相应的泄漏磁场，并通过磁层与磁头形成闭合磁路。穿过缝隙的磁力线使磁记录材料微小区域上的磁介质向某一方向磁化，于是磁化区域的剩磁状态便记录下了送入的信号。如果被记录的信号是正弦波，磁层上的剩磁强1/12/2023113第四章磁记录技术

度也在磁带长度方向上按正弦波变化；如果输入的信号是“0”与“1”，可在磁头的写入线圈中通入不同方向的电流，因漏磁场的方向不同，磁层磁化单元被磁化的方向也不同，因而剩磁状态也不同，磁化区域上的剩磁状态便记录下二进制信息“0”或“1”。反之当录有信号的磁记录材料以记录速度通过重放磁头时，磁层表面的漏磁场便会在重放磁头线圈中产生相应感应电动势，再经放大电路处理即可使原记录信息重现，见图4—8。1/12/2023114第四章磁记录技术1/12/2023115第四章磁记录技术

在磁记录与重放过程中，信号能量会发生一定损失，见表4—11。从中不难看出影响磁记录信号质量的因素。1/12/2023116第四章磁记录技术二、记录方式

记录方式是指将信息转化成磁化单元的方式。按不同分类方法，有不同的记录方式。1/12/2023117第四章磁记录技术(一)记录信号的形式

1．模拟记录模拟记录是音频记录和视频记录的传统记录方式，它所记录的信号是连续信号，适用于一般录音、录像和仪器用磁带记录，其局限性是记录密度较低。模拟记录方式有偏磁记录与调频记录等方式。1/12/2023118第四章磁记录技术偏磁记录在磁记录过程中为使输入信号工作在磁滞曲线的直线段，在磁头上加入偏置电流(偏磁电流)，其中有直流偏磁法与交流偏磁法两种方式。1/12/2023119第四章磁记录技术

直流偏磁能改善记录的线性，但不能利用磁记录材料的全部磁性，信噪比较低；直流成分的存在，使磁头和磁带变直流磁化，因而还会增大系统的直流噪声。交流偏磁能使记录信号提升到磁化曲线的直线部分，将频率和振幅适当的交变电流与被记录的信号叠加一同送入记录磁头，产生的复合磁场可使磁层达到较高的磁化程度。1/12/2023120第四章磁记录技术

偏磁量的选择要考虑偏磁本身的消磁作用，又要考虑失真的大小。偏磁电流的频率一般是信号频率的3～10倍，其大小是基准录音电平信号电流的10～20倍。即能保持记录信号失真小、输出大，高频特性也好的偏磁电流称最佳偏磁。1/12/2023121第四章磁记录技术调频记录

正弦波的振荡频率受调制信号控制，简称调频。高频载波被调制信号调频后，偏离载波频率的瞬时频率与调制信号的瞬时值成正比，用这种调频波送入磁头记录到磁带上的方法称调频记录1/12/2023122第四章磁记录技术

采用调频记录记录视频信号时有横向扫描和螺旋扫描两种记录方式。横向扫描采用四磁头录像机，在2英寸宽的磁带上沿着与磁带方向垂直的方向记录视频磁迹。四个磁头彼此间隔90°，固定在一个直径为2英寸的磁鼓上。磁鼓以1570英寸／s周速度旋转，磁头横跨磁带进行扫描。1/12/2023123第四章磁记录技术

调制的视频信号同时送入四个磁头，当第一个磁头宽度方向扫毕，下一个磁头开始横向扫描，垂直视频同前脉冲随之合成。螺旋扫描记录是磁头转鼓相对于磁带通道构成一个角度所形成的沿对角线排列的单独磁迹。扫描记录的图像信号由两个分立的扫描磁场分送，其中一个磁场沿奇数进行扫描，一个进行偶数扫描。螺旋扫描记录广泛用于专业录像、广播、电视等。1/12/2023124第四章磁记录技术2．数学记录

数字记录所记录的图形是矩形波。记录时是在磁头内通过足够大的二进制信号电流，磁头上产生的信号磁场是非连续性脉冲，使磁记录材料在两个方向上进行饱和记录。编码方式的不同，其具体记录方式各不相同。数字记录方式能连续记录出一道磁迹或同时记录在几条磁迹上；重新记录时能把原来数据抹去，无需进行消磁。1/12/2023125第四章磁记录技术

该记录方式主要适用于计算机磁带、数字录音磁带、数字录像带、软磁盘和硬磁盘的记录。数字记录的信息是一连串的脉冲(编码)，按编码方式常用记录方式主要有：(1)按“1”变化不归O的记录法。记录“1”时，写电流改变方向，使记录层磁化强度方向翻转；记录“0”时保持原来的写电流和磁化强度方向。在写的过程中磁头线圈中始终有写电流。该方法在计算机磁带记录中有广泛应用。1/12/2023126第四章磁记录技术

(2)调相制记录法。又称曼彻斯特码记录法，用O°与180°两个相位分别表示“1”与“O”。记录“1”时磁化翻转由负变正，记录“O”时由正到负，两者相位相差180°。当记录数字信息连续出现两个“1”或两个“O”时，在其单元边界处翻转一次。1/12/2023127第四章磁记录技术

(3)调频制记录法。记录“1”时不但在位单元的中心产生磁化翻转，而且在位与位之间也发生翻转；记录“O”时位单元中心不产生磁化翻转。不论是“1”或“O”，在位周期起始处均要翻转一次。该记录方式在磁盘记录中有广泛应用。1/12/2023128第四章磁记录技术

(二)磁记录介质定向形式

1．水平记录水平记录是指磁记录介质沿水平方向分布在磁层中，按水平分布方向的角度又分：磁记录介质沿运行方向分布的纵向记录，如录音磁带和计算机磁带等；磁记录介质沿磁带运行垂直或成某一角度方向分布的横向记录，如用旋转磁头记录的录像磁带和仪器用磁带；磁记录介质沿同心圆或切线方向上分布的圆周记录，如磁盘。1/12/2023129第四章磁记录技术

2．垂直记录垂直记录指磁记录介质长轴沿磁层厚度方向上进行磁化来记录信息的技术，磁化单元像栅栏一样垂直分布在磁层内。其优点是记录密度高，特别适合于高密度数字记录，可比水平记录高10倍左右。该记录方式目前主要用于磁盘记录。1/12/2023130第四章磁记录技术三、评价磁记录信息质量的主要指标

磁记录信息的质量会在很大程度上影响磁记录信息的耐久性，评价其质量的指标主要是电磁性能指标与耐久性能指标。1/12/2023131第四章磁记录技术(一)电磁性能指标

磁带种类繁多，应用广泛，根据应用领域的不同对其电磁转换性能指标的要求及其测试方法也不尽相同。常用的电磁性能指标有：1/12/2023132第四章磁记录技术1．电平

电平是一种表示电量(电压、电流或功率)相对大小的参数，多用于表示电磁性能的指标。通常指定某一电量为基准值，用其他数值和基准值相比的对数来表示，常用对数的单位是dB(分贝)。例如基准功率为1mw(毫瓦)为零电平，所给功率为10mw(毫瓦)时，则：1/12/2023133第四章磁记录技术

10mW就具有10dB电平。分贝是衡量增益或衰减的单位，分贝为正值表示输出功率大于输入功率，为负值时则相反。测量磁带电磁性能的工具是国家指定的标准磁带，所用标准信号电平一般是指1kHz的信号，剩余磁通量为100mMx(麦克斯韦)，重放时间30s左右。测量电平的仪器为电平表。1/12/2023134第四章磁记录技术2．信噪比信噪比(S／N)，信号噪声比的简称。实际信号一般包括有用信号和噪声信号两部分。信噪比是用以表征有用信号强度与噪声信号强度之比的一个参数，其值越大，噪声对信号的影响越小。亦有用噪声电平表征噪声强度的，用重放设备输出的绝对噪声电压(或电平)的值表示。

1/12/2023135第四章磁记录技术

信噪比通常受磁粉颗粒度、磁粉分散性和磁层表面光洁度等影响。以录像带的测定为例，用基准电平记录标准输入电平的1kHz正弦波信号，分别测出重放输出电平A和通过听觉补偿电路无信号时的还音输出电平B，则

S／N=A-B(dB)。1/12/2023136第四章磁记录技术3．相对灵敏度

通常用被测磁带和标准磁带相比较的差值表示。如录音磁带在标准带上用参考频率信号以低于参考磁平20dB的磁平录音，测输入电平；在保持输入电平不变情况下用被测带录还音，再测输入电平，二电平之差为相对灵敏度。该值大于O或接近0dB磁带一般为较好磁带。1/12/2023137第四章磁记录技术

4．动态范围

磁带重放时最大输出信号电平和最小可能记录的信号电平之比，该值范围越大越好，普通录音带动态范围约为50dB。1/12/2023138第四章磁记录技术(二)耐久性能指标

使用部门一般用耐磨性来衡量磁记录档案的耐久性。

1．录音磁带在一次录音后重复放1000次，所录信号电平降低量不超过0．5dB。1/12/2023139第四章磁记录技术

2．录像磁带录像磁带的寿命分普通磁带寿命和重放静止画面寿命。以新带开始使用为寿命的起点，正常录放中每分钟脱落磁粉个数(个／min)比新带增加3倍或重放磁头输出的调频信号幅度降低3dB为寿命的终点，两点间的时间称为普通磁带寿命。重放静止画面寿命指在能产生静止画面的录像机上，连续放一个固定镜头时，磁头反复划这段磁迹，磁带所能经受的时间。一般要求1h以上，高者可达8h。

1/12/2023140第四章磁记录技术

3．计算机磁带

用记录信息可连续反复读出的次数评价。如在长度大于30cm无缺陷的磁带上，按规定电流在所有磁迹上写“1”，然后反复读出30万次，期间任何一磁迹读出信号的峰值不应小于基准信号输出幅度的35％(800bpi)或15％(1600bpi)，而且同一位置重复读出100次：输出电压不应发生变化。

4．软磁盘软磁盘旋转106次(相当50h)可以作为寿命的终点。1/12/2023141第四章磁记录技术

四、影响磁记录信息质量的主要因素

影响磁记录信息质量的因素主要是磁带(盘)与录放设备的质量。1/12/2023142第四章磁记录技术

(一)磁带(盘)质量

磁带(盘)质量是决定磁记录信息质量或耐久性的物质基础，良好的磁记录材料不仅记录密度高、信噪比大，对磁头磨损小，而且自身抵抗环境作用能力强，磁介质能长久保持原磁化状态。为此，欲使磁记录信息具有良好的耐久性，首先应选用优质名牌磁记录材料，避免使用劣质杂牌产品，尤其不能使用受潮发霉的磁带(盘)。从外观上看，优质磁带应是表面光洁、无斑点、无明显划伤痕迹；边缘整齐、无毛刺；颗粒均匀，色质清晰。影响磁带(盘)质量的因素有：1/12/2023143第四章磁记录技术

1．磁粉质量

(1)磁粉的形态。磁粉的颗粒度、长宽比和均匀性是衡量磁粉质量的重要指标。高质量磁粉应是颗粒度小、长宽比大、均匀性好。颗粒度越小，磁浆填充密度越大，磁记录信噪比也就越大。在其他情况相同下，信噪比与磁层单位面积平均粒子数的平方根成正比。提高颗粒长宽比可以充分利用针状颗粒的各向异性，当外磁场方向与长轴方向平行时可以获得最大磁特性。磁粉颗粒均匀性越好，其密实度与分散性越好，重放时调制噪声(杂波)也就越小。1/12/2023144第四章磁记录技术

(2)磁粉的磁特性。磁粉的剩磁、矫顽力和矩形系数等磁特性对磁记录的性能与寿命有重大影响。磁粉剩磁的强弱直接影响到磁记录的灵敏度、动态范围和信噪比等性能指标。矫顽力的大小直接影响着信号抗外界干扰的能力和对高频的记录特性。为改进磁记录的性能，目前各国都在致力于提高磁粉磁特性的研究，如录像技术的进步首先表现为磁粉矫顽力的提高。1/12/2023145第四章磁记录技术2．磁层厚度磁记录材料记录低频信号时，在整个磁层厚度上的磁化是均匀的。但随记录波长的减小，沿磁层厚度方向上的磁化减弱，重放时输出电平随之减小，该现象称为厚度损失，尤其是对高频记录，磁层越厚，厚度损失越大。

此外，减少磁层厚度还是提高记录密度、扩大存贮容量的关键之一。1/12/2023146第四章磁记录技术3．磁层光洁度

磁层光洁度定义为磁层表面凹凸或峰谷之间的最大不平坦度，磁层光洁度低能在很大程度上缩短磁带的使用期限。1/12/2023147第四章磁记录技术（1）减小重放输出电压。磁层凹凸不平增大了磁头与磁带的间隔，因间隔处形成的高磁阻使磁层表面的漏磁场无法作用于磁头线圈而产生相应感应电动势，致使重放电压减小，该现象称为间隔损失。1/12/2023148第四章磁记录技术

(2)增大信号漏失量。磁层的光洁度对计算机磁带、录像磁带及仪器用磁带信号的漏失量有重要影响，如表面13×1um的凸起就会产生信号漏失。

(3)增加噪声干扰。粗糙的表面可增大数分贝的噪声；此外信噪比亦随之下降。

(4)缩短磁头使用寿命。因磁带表面粗糙不平相对加剧了对磁头的磨损。1/12/2023149第四章磁记录技术

4．粘结剂质量

良好的粘结剂能使磁层粘结牢固、磁带柔韧，且使磁层有良好的导电性。质量低劣的粘结剂是引起磁粉脱落、磁层剥离、磁带僵硬的重要原因。1/12/2023150第四章磁记录技术

5．带盒质量对盒式磁带而言，带盒不仅对磁带起保护作用，而且亦是传动机构的一部分，它直接影响到运带的稳定性。带盒实际上是一个精密的机械装置，带盒的质量与磁带自身质量共同决定了盒式磁记录材料的质量，它们对盒式磁记录档案的耐久性具有同等重要的作用。1/12/2023151第四章磁记录技术

(二)录制(放)设备质量

磁记录信息的形成与利用都需专用录(放)设备，设备的机械系统与电磁换能系统的状态将直接影响着磁记录信息的录制(放)质量及其使用期限。1/12/2023152第四章磁记录技术

1．机械传动系统

录(放)前应认真检查设备的使用性能，机械传动系统应稳定可靠，操作功能键应手感良好、反应灵敏、状态准确，机器噪声要很小。谨防录(放)中因机器轧带、卷带不齐或带速不均而影响磁带的有效使用寿命，为此日常应十分注意对设备的维护和保养。1/12/2023153第四章磁记录技术(1)设备应放置在干燥、清洁、通风的场所，不要放在靠近火炉或暖气装置的附近，勿使其受潮、水淋或阳光直射。当设备从较冷场所移至温度较高的使用环境时应防止机内结露，要放置一段时间后再用。潮湿季节应经常通电以消除潮气。1/12/2023154第四章磁记录技术(2)设备的传动系统应定期润滑，如录音机主导轮轴承(每使用300小时)、压带轮轴承(每500h)、马达轴承(每120h)应定期加润滑油；录像机的润滑部分是供或收带盘轴、主要轴承、各皮带转动轮轴等处。注油量1～2滴。操作时严禁使带盘表面、皮带轮和带橡胶面的惰轮沾上油，沾上油时应立即清洗干净，以防止橡胶遇油伸长或受损变形。1/12/2023155第四章磁记录技术2．磁头

磁头是具有写入、读出和清洗功能的元件，其表面保养状况直接影响到磁记录电磁转换特性和磁带的寿命，故应特别注意对磁头的保养。1/12/2023156第四章磁记录技术(1)保持清洁。磁头表面应平整、光滑、清洁和无磨损痕迹，磁头不洁是导致磁粉脱落、增大漏失、灵敏度下降的重要原因。因此当磁头表面有磁粉、尘埃或氧化物时，应用专用清洗剂擦洗，如录音机可用无水酒精、四氯化碳等，录像机可用无水酒精、甲醇或二甲苯等。清洗时应切断电源，禁止用棉织物或硬物擦洗磁头表面。1/12/2023157第四章磁记录技术(2)定期消磁。磁头虽为软磁材料，但经长期使用也会在一定程度上受磁化，磁头被磁化后，继续使用会增大杂波(噪声)干扰和高频损失，因此应定期消磁。具体消磁方法是：消磁器距磁头1m处接通电源，将其尖端慢慢移近磁头(勿接触)，再使其慢慢离开；往复几次后将消磁器距磁头1m处关闭电源。1/12/2023158第四章磁记录技术

清洗磁头时尽量不要用磁头清洗带，因它对磁头磨损较重，有资料指出每10s可磨去1um，不得已而用之，使用时间要短，一般不超过10s，用后立即取出，且不得在机内速进速倒。1/12/2023159第四章磁记录技术

第四节磁记录信息的耐久性

随着科学技术的不断进步和现代科学技术在国民经济各个领域中的广泛应用，用磁记录技术形成与复制的档案日益增多，关注这部分档案的耐久性并采取适宜的保管制度，以尽量延长它们的使用寿命和维护其内容安全是档案工作者义不容辞的责任。1/12/2023160第四章磁记录技术一、磁记录信息的耐久性

决定磁记录信息耐久性的因素主要是底基的耐久性与磁记录层的耐久性。1/12/2023161第四章磁记录技术(一)底基的耐久性

1．老化与脆化聚酯是底基的基本制成材料，它本身虽是一种较为耐久的物质，但在环境因素的长期作用下，因底基中增塑剂的挥发与失效及含水保留率的下降；或因聚酯自身发生了光氧化反应、直接光降解反应、热氧反应和化学降解等老化反应致使链断裂或链交联，亦能使底基出1/12/2023162第四章磁记录技术

现脆化与老化现象。以化学降解为例，聚酯耐碱性较差，受氨水作用降解尤甚。带基用薄膜的寿命(定义为使用温湿度条件下伸长率到10％所经历的时间)。

2．形变与断裂带基因老化、脆化，使用中特别是快速倒进时，致使磁带断裂是常见的现象。1/12/2023163第四章磁记录技术

此外，据有关资料表明，形变是磁记录档案在保管中最容易发生的，影响其实际使用期限最明显的指标之一。例如计算机磁带在长度上的局部形变，会引起运行中的扭动，严重时可使读出信息滞后；或因不能在规定时间到达门电路而引起信息丢失。1/12/2023164第四章磁记录技术

在宽度上发生的“杯形”形变，凹陷越深，越能影响磁带的可靠性。电影磁性声带片的形变对其使用期限的影响亦很明显，往往因几何尺寸的变化引起音像不同步、声音抖动或缠带。1/12/2023165第四章磁记录技术(二)磁记录层耐久性

磁记录层的耐久性主要指其在保管与利用中，磁记录介质保持原有电磁转换性能的完整性和磁记录层的耐磨性。

1．电磁转换性能的完整性影响磁记录电磁转换性能完整性的表现及其原因主要有：1/12/2023166第四章磁记录技术

(1)剩磁消失。磁记录信息的耐久性在很大程度上决定于磁记录介质剩磁状态的稳定性，随着磁介质剩磁的消失，整个磁记录信息都将荡然无存。致使剩磁消失的因素如下。外界杂散磁场的消磁作用。激烈摔打、振动改变了磁介质原有排列秩序1/12/2023167第四章磁记录技术高温或强光辐射，使磁分子热运动加剧而消磁。磁层的自去磁效应。磁介质记录信息后，磁层外部会产生一个与磁化方向相反的去磁场，该磁场的强弱与磁介质剩余磁化强度成正比，与记录波长亦有一定关系。磁层越厚、信号频率越高，自去磁场强越强，自去磁损失也就大。1/12/2023168第四章磁记录技术(2)复印效应。复印效应是指已录有信号的磁带卷绕在带盘上面，因磁层间相互作用使邻层磁介质受磁化，而将记录信号复印到邻层带上的现象，其表现为重放时前后信号出现轻微重复。增大磁记录复印效应的因素：①存放环境温度。环境温度越高，复印效应越大。②磁带的特性。1/12/2023169第四章磁记录技术

磁粉颗粒越细、带基越薄，复印效应越大。高剩磁磁粉能增大复印效应，而高矫顽力磁粉则有助于减小复印效应。③卷带状态。卷带越紧，复印效应越大。④存放时间。复印效应往往发生在邻层接触很短的一段时间内，与存放时间呈对数关系，经一段时间后将逐渐放缓，直至稳定。故录毕后重新卷绕几次再存放将有助于减少复印效应。1/12/2023170第四章磁记录技术(3)信号漏失。信号漏失表现为重放信号时出现衰减、跌落或消失，其原因是读出电压瞬时衰减到规定最低值，使信号无法读出。信号漏失的衡量指标漏码率(指漏码在存贮容量中所占的比例)通常是衡量磁记录质量，尤其是衡量计算机磁带与仪器用磁带记录质量的一个重要参数，漏码率过高将会影响磁记录信息的完整性与可靠性。1/12/2023171第四章磁记录技术

致使输出功率或读出电压过低的因素有：磁带表面粗糙或沾有异物，如表面光洁度差或表面吸附有尘埃、纤维或脱落的磁粉等。磁层内磁粉分散不均，或磁层内有针孔、划伤、折痕等缺陷。

1/12/2023172第四章磁记录技术

磁带形变导致与磁头接触不良，如录像带上一个较深的凹槽几秒钟内可丢失600个信号。保管或操作环境不洁，磁层发生粘连、脱落或表面有润滑剂析出；磁层表面氧化或被污染。1/12/2023173第四章磁记录技术(4)噪声(杂波)干扰。噪声或杂波干扰是影响磁记录档案使用性能的常见现象，产生该现象的原因较多，如消磁杂声(杂波)、直流噪声(杂波)、调制噪声(杂波)等，就噪声而言还有磁头噪声、声源噪声和机器噪声等。与磁带有关的因素大致有：①磁层中磁粉分散不均，如因磁粉积团或有空穴，受直流磁场磁化产生的1/12/2023174第四章磁记录技术

噪声可高达20dB；磁粉越细分布越均匀，调制噪声或杂波越小。②磁层表面光洁度低，如粗糙的表面可增大数个分贝的噪声。③磁层表面不洁，在磁带的加工或使用中表面有氧化物碎片、粉尘，脱落的磁粉等异物。磁带带基越平直、均匀，噪声或杂波越小，因磁头与磁带接触不稳，中低频杂波干扰尤较明显。④磁带消磁不净致使产生本底噪声或杂波。1/12/2023175第四章磁记录技术

(5)磁层霉变。磁层中的粘结剂与助剂等属高分子有机化合物，在一定环境下会发生霉变，轻者霉迹斑斑、粗糙不平，影响磁介质电磁转换的完整性，重者能严重酶解磁层。

(6)带间粘连。当粘结剂软化或溢出、环境温湿度过高或有霉菌滋生而磁带卷得过紧又久置不动时，带间粘结的现象是屡见不鲜的，轻者局部破坏磁层的表面结构，重者则因难以剥离而使之全部报废。1/12/2023176第四章磁记录技术

2．磁记录层的耐磨性。磁记录层的耐磨性是衡量磁记录信息耐久性的重要指标。磁层耐磨性差引起掉粉或磁层脱落是磁记录档案使用中常见的弊病，它能在很大程度上影响磁记录信息的完整性，如引起信号丢失、增大噪声或杂波干扰。这种影响电磁转换完整性的表现虽然与前述某些表现形式1/12/2023177第四章磁记录技术

具有相似之处，但作用的性质是不完全相同的，前述情况大都是在磁介质尚存情况下产生的。故实际部门中常用脱落磁粉(个／min)来衡量磁记录的寿命，如电视台对录像带规定，每分钟走过的磁带脱落点不得超过五个。影响磁层表面耐磨性的因素既与磁记录材料自身的质量有关，也与使用状况及环境温湿度有关。1/12/2023178第四章磁记录技术

(1)磁带表面不光洁、不平整，加大了磁头对磁层的摩擦。

(2)存放或利用环境湿度过高，磁层因吸湿膨胀而软化，使用中降低了磁记录层的耐磨性。

(3)磁带沾有汽油、酒精等有机溶剂，磁层膨胀、软化。

1/12/2023179第四章磁记录技术

(4)录放磁头不平整、工作环境不洁或录放设备状态不佳，加大了对磁层表面的磨损程度。

(5)磁层中粘结剂的粘结力过小或因老化失效。1/12/2023180第四章磁记录技术二、计算机信息内容的安全性

——计算机病毒

随着计算机在档案现代化管理中广泛应用，防止因计算机病毒危及档案信息的安全问题日显重要。一旦病毒侵入，不但会干扰或造成系统不能运行，严重时可破坏大量存贮数据甚至使整个系统丢失。1/12/2023181第四章磁记录技术(一)计算机病毒的含义

计算机病毒是指隐藏在合法程序中的一种程序段，这种程序段具有自我繁殖扩散的能力，能够将自身复制到其他合法程序或数据文件中去。病毒因寄宿在合法程序内，故享有合法程序所拥有的运行优先级。携病毒程序一旦运行，病毒即随之激活，并伺机进