老化音频磁带处理技术

老化音频磁带处理技术

陈红彬

湖南广播电视台音像资源管理中心 410008

【内容提要】本文在分析了磁带老化的机理以及表现基础上，对录音磁带的老化机理及其对信号重放性能，电磁性能的影响方面做了论述，并提出录音磁带恢复技术研发重点的三个重要指标——磁层粘合力；磁层厚度；磁层发散性，旨在探究建立一个能把降低了的物理（机械）、电磁性能指标向原录状态提升的老化录音磁带恢复系统工程。

【关键词】录音磁带老化机理 录音磁带老化对磁带机械特性和磁带电磁性能的影响 磁性涂层脱落 磁性涂层表面粘着度 磁带带基变形 磁层粘合力 磁层厚度 磁层发散性

老化录音磁带恢复技术

1. 概述

信息记录磁带都存在着老化问题，这是由磁带的材料特性决定的。

上世纪三十年代德国人发明磁带以来，磁带作为一种信息载体在诸多的信息行业得到了广泛的应用，为信息的记录，存载，传播带来了极大便利。磁带以其信息记录密度大，便于使用以及规格档次多样化，跨越了信息技术模拟到数字发展的两个阶段。数字时代，各级音像资料管理部门为抢救原有珍贵资料价值的录音资料，研究老化录音磁带处理技术仍具有重要的现实意义。

2. 磁带的老化机理与表现

2.1 信息记录磁带的构成

早期的磁带（40年代～70年代）其磁性层主要使用的r-Fe₂O₃,支持体使用的是醋酸乙酸稀薄膜，而背涂层则使用的是甲基胺红或炭黑，较近期的磁带（上世纪70年代～本世纪初）则在涂层材料及支撑体的材料选用上发生了变化，近期的录音磁带在记录层除了以传统的r-Fe₂O₃作为涂层外，还大量出现了CrO₂合金粉末，以其它如包钻，包陶材料作为磁性记录涂层，在盒式录音磁带中以合金粉末作为磁性记录涂层材料已成一种技术趋势。近期录音磁带中结构层的另一种变化是其支撑体普遍采用了聚酯薄膜。在近年生产的盒式录音磁带中，为了提高磁带表面的耐磨性，也出现了在记录层上添加一层高强度树脂或复合陶瓷粉末作为保护层。（一般不超过1～2um）。

2.2 录音磁带老化基本机理

磁带老化进程是渐变过程，磁带在材料学上的进步与应用只是推迟了磁带的老化进程，而未能改变磁带老化这一必然性。我们先来分析磁带材料特性导致磁带老化情况。

对于磁带而言，导致其老化的最重要表征一是其使用的粘合剂材料（当然，其中的溶剂、助剂也起一定的作用）。二是带基，在其使用寿命接近拐点时，物理化学性能显著衰减，特别是早期使用的醋酸乙稀薄膜，反张力系数会显著下降，严重的会在正常使用过程中磁带发生断裂。三是背涂层，在其使用寿命接近拐点时，也会发生性能下降，不能有效的起到防静电及抗复印效应的作用。

2.3 录音磁带老化对磁带性能的影响

磁带老化对磁带的各项信息记录特征影响是非常明显的，它会直接导致磁带所记录的信息重放时劣化，而这种劣化在趋势上又和磁带的老化程度相对应。

录音磁带老化对其信息记录特性的影响主要有如下几个方面：

A、录音磁带老化对磁带机械特性的影响：

⑴ 录音磁带的剩余伸长及磁带断裂：

当录音磁带老化后带基的反张力系数发生了反向变化，从而使磁带的剩余伸长大大超出设定的标准（需要指出的是：聚酯膜为带基的录音磁带表现的尤为明显，醋酸乙稀带基老化后更多的是变脆，受力后易断裂），这就使磁带所记录的信息受到破坏而无法正常重放。

2. 磁带变形

录音磁带变形会导致磁带在经过磁头时发生抖动，从而影响磁带正常运行及电磁性能。

2. 磁带表面的光洁度

磁带老化后，由于磁带磁性层表面粘着度增加，磁粉脱落使得磁带磁性层表面变得粗糙，从而使得磁带与磁头之间摩擦系数增大，严重时会产生带静电，生成放电杂音（噪声）和丢失瞬间信号，磁带磁性层表面粗糙还会加大录放机传动系统的磨损，缩短设备的使用寿命。

B 、录音磁带老化对磁带电磁性能的影响

（1）、空隙损失：

磁带离开磁头间隙越大，其高频损失也就越大，磁带的剩磁磁场就越小，磁带磁性层老化后会发生脱落。从而在磁头与磁带间形成磁层脱落物堆积，从而导致空隙损失。空隙损失不仅使磁带所记录的高频信号特性降低，严重时将使重放音频信号完全丢失。

（2）、信噪比降低

磁带的噪声可分为背景噪声（或称本征噪声、偏磁噪声）及调制噪声（或称直流噪声）两类。背景噪声是在工作状态的录音设备中低频的调制等干扰时产生的，其成因产生可由录音磁带老化后其磁性层脱落物附着在磁头上，并对磁头轻微磁化效应得到解释。调制噪声主要是由于磁带表面老化后，其磁性层表面龟状化引起的记录信号调幅造成。磁带老化后边缘变形造成导带不良所引起的错迹也是成因。

3. 老化录音磁带恢复与可实现技术

3.1 基本结论

以上我们初步探讨了录音磁带老化机理及其对信号重放性能，电磁性能的影响，通过以上分析，我们可以得出以下结论：

（1）因磁带长久存放其老化是一个不可逆的过程，且随着时间的推移，老化程度日趋严重。

（2） 老化录音磁带直接重放必然造成有源信号的损失，若要获得较好的原始录音信号，寻找合适的老化磁带恢复处理技术势在必行。

3.2 录音磁带恢复技术的研发重点

录音磁带恢复主要是沿着磁带老化的逆过程研究开发适用的处理技术。音频磁带老化最典型现象是磁带老化后，其物理、电磁性能显著降低，最典型表现是磁性涂层脱落，磁性涂层表面粘着度增加，及磁带带基变形，因此这就成为恢复技术开发的着眼点及归结点。我们对老化录音磁带的恢复，最重要的也是最关键的是对录音磁带磁性涂层的处理。

评测录音磁带性涂层是否老化有三个重要指标：1）磁层粘合力；2）磁层厚度；3）磁层发散性。

3.3 录音磁带恢复系统简要概述

老化录音磁带物理恢复是一个系统工程，恢复老化磁带的目的是使磁带已经降低的物理（机械）、电磁性能指标得到向原录状态的提升，但正如我们在前面分析过的，构成磁带老化的因素是非常复杂的，老化磁带的电磁性能及磁带读取设备的机械性能相互影响也是非常复杂的。一方面，我们要提升磁带某些方面的性能技术指标。另一方，我们还必须兼顾录音磁带整体结构上的依存性。基于此，在研发切实有效解决磁带某些局部缺陷时，还必须对该技术指标值进行大量量化的试验，使之对磁带的整体性能指标恢复找到一个最佳平衡。

老化录音磁带恢复技术分为物理恢复及化学恢复两个部分。

老化录音磁带恢复系统框图

工控计算机

等离子频谱效应模块块

基体表面粘着

化学清洗模块

基体表层脱落

精密机械系统

涂层处理模块

磁性层表面粗糙

数据库

坚膜处理模块

基体表面清洁模块

带基脆化

背涂层减损

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