Procédé d'enregistrement magnétique d'énergie électrique fluctuante sur un corps paramagnétique et dispositif pour la mise en couvre de ce procédé. La présente invention se rapporte à un procédé d'enregistrement d'énergie électrique fluctuante sur un corps paramagnétique et à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Un procédé pour l'enregistrement magné tique de sons audibles sur un fil d'acier, exposé en 1.898, par Valdémar Poulsen, de même que d'autres procédés expérimentés du rant des quelques années qui suivirent, con tiennent le concept fondamental suivant:
c'est qu'un corps paramagnétique désaimanté, tel qu'un fil ou ruban d'acier, devait être passé au travers d'un champ magnétique .dont L'in tensité varie en fonction des variations des ondes sonores à enregistrer. Ces procédés, en raison du fait que le fil d'acier était initiale ment désaimanté, opéraient au-dessus et au- dessous du coude inférieur, au voisinage de l'origine zéro, de la. courbe caractéristique d'aimantation rémanente du fil.
Un enregis trement fidèle et une bonne reproduction des ondes sonores étaient ainsi impossibles, parce que .le procédé opérait sur une partie non linéaire de la courbe d'aimantation rémanente.
Une modification radicale -des principes de base d'enregistrement magnétique et de re production a été faite à une date beaucoup plus proche. Elle consiste à obtenir la satu ration mannétique du fil ou du ruban d'acier, puis à le faire passer au travers d'un champ magnétique opposé plus faible, modulé par des ondes à. enregistrer. Ce changement ton- damental du procédé entraîna une grande amélioration comparativement au procédé précédent, et ceci bien que la nature même du procédé soit liée nécessairement à. l'impos sibilité d'obtenir un enregistrement et une reproduction complètement exempts de défor mation.
Un corps saturé magnétiquement, n'ayant pas subi de traitement ou autre opé ration, un corps tel qu'il faut qu'il soit pour être employé sous forme de fil ou de ruban, est très sensible aux effets démagnétisants extérieurs. C'est un fait connu que tous les aimants permanents perdent, immédiatement après chaque aimantation, un peu de leur ma gnétisme et c'est pourquoi la plupart des aimants permanents doivent être traités.
Le fait est que le procédé ci-dessus mentionné est susceptible de produire des bruits dus au traitement mécanique, etc., du fil ou du ruban. Une autre cause de déformation se rencon trant dans,ce dernier procédé est due au fait qu'il opère sur une partie incurvée de la courbe de désaimantation et bien que cette partie incurvée soit presque droite et ne res semble en rien à la partie fortement coudée de la courbe sur laquelle opérait le premier procédé, il est cause cependant de quelques déformations.
Le procédé faisant l'objet de l'invention a pour but d'éviter ces inconvénients; i1 est ca ractérisé en ce qu'on fait passer le corps ma- gnétique au travers d'un champ magnétisant à fréquence suiper-audible produit par l'ac tion conjointe d'un courant- d'excitation à fré quence super-audible et -de l'énergie électri que fluctuante., la direction du mouvement du corps au trâvers :du champ étant parallèle à. la direction des lignes de force du champ magné tisant.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en couvre de ce pro cédé, caractérisé en ce qu'il comprend une paire d'organes formant pôles magnétiques, chacun d'eux étant disposé -pour permettre le passage du corps paramagnétique, une bobine magnétique associée avec Ses organes polaires, des moyens pour l'excitation de la bobine par le courant à fréquence super-audible et d'au tres moyens pour l'excitation de la bobine par l'énergie électrique fluctuante.
Le dessin - annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution schématique d'un dispositif pour la mise en couvre du pro cédé, objet de l'invention, et quelques courbes facilitant la icompréhension de la description. Dans ee :dessin: La fig. 1 est une vue schématique d'une tête d'enregistrement.
La fig. 2 est une représentation schémati que du,courant magnétisant :dans la tête :d'en registrement, lequel résulte -de la superposi tion de la fréquence super-audible et -de l'onde de l'énergie électrique fluctuante à en registrer.
La fi-. 3 est une représentation schémati que d'une onde haute fréquence, modulée par une onde basse fréquence, cette représenta tion illustre la différence existant entre ce qui se produit :dans la tête enregistreuse tel que le montre la fig. 2 et une onde porteuse haute fréquence de modulation habituelle, tel que le montre la fig. 3.
La fig. 4 montre deux courbes d'aimanta tion rémanente pour deux corps paramagné- tiques démagnétisés.
La fig. 5 est une courbe d'aimantation ré manente !pour un corps paramagnétique sa turé et illustre l'effet de la démagnétisation sur un tel corps saturé. La fig. 6 illustre le cycle d'liystérésis large, la courbe initiale magnétisante et une partie du cycle.d'hystérésis étroit d'un corps para- magnétique soumis à un champ magnétisant alimenté par un courant électrique à fré quence super-audible et d'amplitude rela tivement faible,
relié en parallèle avec le courant variable résultant de l'onde sonore à enregistrer.
La. fi-. 7 est une vue, à. plus grande échelle, du cycle d'hystérésis étroit sur la courbe initiale :d'aimantation d'un corps para- magnétique soumis à ].'influence d'un champ magnétisant qui est excité par Lui courant à fréquence super-audible, dont. l'amplitude est relativement. grande, et. qui est connecté en parallèle avec le courant correspondant, à l'onde sonore à enregistrer.
La fie. 8 est une courbe d'aimantation et illustre comment un corps pa:rama-nétique soumis à l'effet, magnétisant de la tête d'en registrement et ensuite soustrait à. l'influence de celle-ci, produit toujours la même quan tité d'aimantation rémanente, indépendam ment .du point. de la courbe du cycle d'hysté- résis étroit où il est soustrait à cette influence.
La fi,,. 9 illustre la, courbe d'aimantation effective d'un corps paramagnétique soumis à l'influence de la tête enregistreuse excitée selon le procédé faisant l'objet de l'invention, courbe qui est tracée par le point final d'ai mantation rémanente du cycle d'hystérésis étroit occasionné par la présence d'un courant à. fréquence super-audible.
A la fifl. 1., 10 est une tête enregistreuse constituée de deux parties comprenant cha cune un noyau de fer à lames empilées 11, les extrémités 12 et 13 d'une partie étant sépa rées des extrémités de l'autre partie par des entrefers 14 et 1.5 respectivement, et une tête 16 dont la section va en diminuant vers l'extré mité, des deux têtes étant. séparées par un entrefer 1.7. Les bobines 18 et. 19 sont mon tées sur les extrémités 12 et 13 respectivement, et recouvrent. complètement. les entrefers, la bobine 20, montée sur les têtes 16, recouvre et entoure complètement ].'entrefer 17.
Les bobines 18, 19 et 20 sont reliées en série. Une extrémité du groupe des bobines 18, 19 et 20 est reliée, par un conducteur 21, à un point de jonction 22 et l'autre extrémité du groupe des bobines est reliée, par un con- ducteur 23, au point de jonction 24. Les points < le ,jonction 22 et 24 sont reliés par les con ducteurs 25 et 26 à une source de courant à fréquence super#audible 27. L'expérience a montré que la valeur convenable de la eom- po:sante de fréquence super-audible est de 16 kilocycles.
Les points de jonction 22 et 24 sont également reliés par les conducteurs 28 et 29 à la sortie amplifiée -du dispositif qui revoit les sons à enregistrer, illustré schéma tiquement par 30. Un condensateur 31, trans mettant librement l'onde à fréquence super- audible 27, est intercalé dans le conducteur 25, afin d'empêcher toute composante de fré quence audible provenant de la source 30 de passer vers la source 27.
Une bobine @d'induc- tion on filtre 32 est inséré dans le conduc teur 28 et transmet librement la basse fré quence ou onde audio, mais empêche le pas sage de toute composante de fréquence super- audible vers cette partie du circuit illustré schématiquement ,par 30.
Une bobine d'effacement. 33 peut., sur dé sir, être reliée à la source de fréquence 27 au moyen d'un interrupteur 31, bien que l'expé rience ait montré que cela n'était pas néces saire.
On doit. clairement comprendre que la liai son de la source 27, en parallèle avec la. source 30 pour l'excitation des bobines magné tisantes 1.8, 19 et. 20 de la tête enregistreuse, produit un courant d'excitation, du type mon tré à la fig. 2, et différant de l'onde porteuse modulée, comme connu dans la technique de la haute fréquence, et indiquée à la. fig. 3.
Un corps paramaglnétique, supposé être dans ce cas un fil d'acier 35, traverse la bo bine d'effacement 33 (si elle existe), puis passe directement au travers de la. tête enre- gistreuse 10. Une ouverture appropriée est prévue clans ce but au travers de la. tête d'en regist.rement. La direction :du mouvement -du fil 35 est, parallèle à la direction des lignes de force du champ.
Sur la fig. 4, la courbe tracée en trait continu est la courbe caractéristique initiale ,d'aimantation d'un fil en acier roux, tandis que celle tracée en trait interrompu est la partie centrale de la courbe initiale d'aiman tation d'un fil d'acier 35,à haute teneur de carbone ayant un diamètre :de 0,13 mm, tra versant la tête d'enregistrement 10 et soumis à la source 27.
Ces courbes ont été obtenues en traçant la .densité du flux résiduel BR, laissé dans le fil, désaimanté à l'origine, après que le fil .ait été soumis temporairement à l'influence d'un champ magnétisant 11 cor respondant aux valeurs indiquées.
On observe que la courbe d'aimantation de la fig. 4 passe à l'origine zéro du graphi que et que près de la. position zéro, elle forme un :coude 36, 36' pour les deux applications positive et négative de la force magnéti- sante H, aucune source haute fréquence n'étant connectée.
Si la source à fréquence super-audible <B>27</B> de la fig. 1 est coupée -de la tête d'enregistre ment et que le fil. 35 désaimanté est passé au travers de la tête 10, la partie de la courbe d'aimantation sur laquelle on opère, illustrée à la fig. -1, sera entre Tes parties 37, 36, 36' et 37' de la. courbe. Comme cette partie de la courbe est peu linéaire vers son point central, il est évident qu'il en résultera de graves dé- formations.
Si le fil 35 est saturé puis passé au tra vers de la tête d'enregistrement 10, la source 27 étant toujours coupée, la courbe earaetéris- tique .d'aimantation rémanente aura une forme similaire à celle de la fig. 5. La fig. 5 repré sente le tracé d'une courbe d'aimantation ré manente relative à un corps paramagnétique saturé à l'origine à 19 kilogauss et auquel on a appliqué, en direction opposée, un champ magnétisant d'une valeur plus faible, indi qué par H.
On voit clairement sur la fig. 5 que la courbe descend de ce point saturé en un tracé 39 rapide et légèrement incurvé et se termine ensuite en une courbe large 40. Cette courbe illustre le principe fondamental caractéristique du procédé du type précédent, lequel impressionnait un corps paramagné- tique saturé auquel on appliquait. un champ magnétisant plus faible de direction opposée.
Lorsqu'on emploie un dispositif tel que ce lui représenté schématiquement à la fi-. I., la courbe caractéristique d'aimantation réma nente est semblable à celle indiquée à la fig. 9.
La fig. 9 est une courbe résultant du tracé fait lorsqu'un courant d'excitation à fréquence super-audible est superposé à une onde vocale ou à un courant d'excitation audio. On voit clairement, en étudiant la fig. 9, que la. courbe n'a plus le coude caractéristique représenté à la fig. 4. La courbe de la fig. 9 est essen tiellement une ligne droite, qui passe par l'origine zéro du graphique avant d'atteindre les larges courbes 42 et 43, .et permet ainsi d'opérer sur la partie linéaire -de la courbe.
En d'autres termes, en opérant entre les li mites d'intensité du champ de plus ou moins 5 oersteds, on obtient sur le fil 35 qui passe au travers de la tête enregistreuse 10 essen tiellement un enregistrement exempt de dé formations.
La composante à fréquence super-au.dible du courant d'excitation, si une amplification suffisante est. appliquée, enlève du fil toute aimantation précédente, en même temps qu'elle enregistre la nouvelle. Ce fait permet d'éviter l'emplo.i d'une bobine séparée d'effa cement 33 (c'est-à-dire une bobine pour désai manter (le fil). Ceci a de nombreux avantages importants pour certaines applications, dont l'un d'eux est de ,permettre l'enregistrement dans les deux directions, et évite de neutrali ser le fil avant d'enregistrer à nouveau.
Si l'intensité :de la, composante à fréquence super-audible est relativement faible, on a constaté qu'il était désirable :dans certaines circonstances d'employer une tête d'efface ment séparée 33, laquelle est reliée à la source 27 par un interrupteur 34. Lorsqu'on emploie la tête d'effacement 33, on ferme l'interrup teur 34 et le fil est premièrement passé au travers de la tête d'effacement 33 avant de traverser la tête enregistreuse 10.
Maintenant que le procédé et les moyens pour sa mise en oeuvre ont, été clairement exposés dans la description ci-dessus, on don nera une explication exposant pourquoi on obtient une courbe caractéristique d'aiman tation rémanente .ayant une partie médiane linéaire.
Se référant premièrement à la fi-.<B>6</B> des dessins, les lignes 44, 45 représentent un cy cle d'hystérésis d'un même corps ;para.magné- tique que celui employé pour tracer le trait plein de la courbe de la. fig. 4 ou de la courbe de la fig. 5. Le trait, plein 46 indique quelle serait normalement la, courbe initiale d'aiman tation du cycle d'hystérésis 44, 45.
Lorsque le corps paramagnétique est placé dans un champ magnétisant produit par une bobine excitée par un .courant à fréquence super- audible, reliée en parallèle avec le courant audio variable, le champ varie en fréquence super-audible entre les limites maximum et minimum et produira, par conséquent, -des cycles d'hystérésis étroits 47, et ceux-ci s'éten dront entre les valeurs maximum et, minimum de H. Les cycles étroits seront à, l'intérieur des lignes des cycles larges.
La situation de l'un des cycles d'hystérésis étroits 47 dépen- dra.,de la position de la. valeur moyenne de H, et le sommet. supérieur de chaque cycle d'hys- térésis étroit 47 correspondra essentiellement à la, :courbe initiale d'aimantation 46 telle qu'elle est indiquée à la fi-. 6.
Vu que la va leur moyenne .de<I>II</I> est. constamment chan geante, puisque le courant lo@ead variable est relié en parallèle avec le courant d'excitation à fréquence super-auclible, il y aura un nom bre infini de cycles d'hystérésis étroits 47 possibles.
La fig. 7 est un tracé agrandi montrant un groupe de cycles d'hy stérésis étroits 47 résul- ta.ntd'un champ de fréquence super-audible qui est réglé de façon que le champ audio puisse varier rapidement de plus ou moins 8 oersted:; par rapport à sa valeur moyenne. Les séries de cycles d'hystérésis étroits 47 sont tracées par une courbe qui peut passer par les points 48, 49 et 50, 51, 52, 53, 54, 55, etc.
Afin d'iden tifier facilement, les cycles, nous appellerons le premier<I>cycle</I> d'hystérésis donné par la courbe 48, 49, 50, 49, le cycle 1. Le second cycle :sera le eycle B et le troisième C.
L'aimantation rémanente, laissée dans le corps parainagnétiqu e une fois .que le corps est: déplacé hors du champ magnétisant, peut être facilement déterminée ,pour tous les cy cles d'hvstérésis étroits dont les valeurs mi- nimumsyd e H sont positives (tels que le cycle l' et tous les cycles .ci-dessus). Plus Sp6cifi- quentent, l'aimantation rémanente laissée dans le corps paramagnétique dépendra de la force maximum d'excitation du champ et ceci peut être tracé de :
la manière habituelle en dessi nant un ,cycle d'hystérésis large, commençant au sommet du cy cale d'hystérésis étroit, et dé terminant où le .cycle d'hystérésis large tra verse l'origine zéro du champ.
Pour les cycles d'hystérésis étroits, qui sont établis par un champ magnétisant d'excita tion. variant. entre des valeurs ,positives et né gatives, il est important de noter que l'aiman tation rémanente, restant dans le .corps para- magnétique, une fois celui-ci éloigné de l'in- f@luenee du champ magnétisant réversible, est toitjotirs la même, pour tout cycle d'hystéré- sis étroit, indépendamment de la valeur de H eti présence,
au moment où le corps parama- rnétique est retiré du champ magnétisant. Il faut naturellement se souvenir que le corps ne petit. jamais être retiré instantanément du champ, maïs exige suie période définie et que, durant cette période, le champ continuera. en fréquence super-audible entre l'étendue de ses diverses limites.
La fig. 8 montre le cycle d'hystérésis étroit B de la fig. 7 à une échelle agrandie et indi que, en outre, le chemin suivi si le corps para magnétique commence à quitter le champ ma gnétisant ait moment où celui-ci est au maxi- nitiln (le valeur positive de II (la. courbe en trait plein), et le chemin :
suivi si le corps paramagnétique commence à quitter le champ magnétisant lorsque celui-ci est ait maximum négatif (comme l'indique la ligne pointillée). lie flux suit la courbe en trait plein 56, 57, 58, 59 et finit à l'origine zéro dit champ au point 60. En d'autres termes, 60 représente la densité du flux résiduel ou .la quantité d'ai mantation rémanente dans le corps paramagué- tique lorsque le champ magnétisant d'excita tion a été éloigné.
Si le corps ,paramagnétique est soudaine ment soustrait à l'influence :du champ, lors que le champ avait sa valeur maximale néga tive, la densité du flux changera de 61 à 62,, puis à 63 et à 64 pour finir ait point 60, le quel. est le même point que :celui trouvé précé demment, lorsque :le corps paramagnétique était retiré du .champ au moment où celui-ci avait sa valeur maximale positive.
On a cons-, taté, d'autre part, que .la .quantité d'aimanta tion rémanente est essentiellement la même pour un cycle d'hystérésis étroit, ind6pendam- ment de ce que représente la valeur de H au moment où le corps est soustrait à ,l'in fluence de ce champ.
Puisque c'est l'aiman tation rémanente du corps paramagnétique qui est intéressante pour l'enregistrement, nous trouvons que le courant d'excitation à fréquence super-audible laisse la valeur de L'aimantation rémanente indépendante de la valeur qu'a le courant à fréquence super-au- dible au moment où ,le corps paramagnétique est, retiré du champ magnétisant.
Puisque c'est la -densité du flux résiduel ou l'aimantation rémanente du corps para- magnétique qui est le seul critère pour obtenir un enregistrement fidèle, la fig. 9 donne la courbe de :densité du flux résiduel tracée pour les valeurs moyennes des lignes de force d'un champ magnétisant. La grande différence entre les courbes de la fig. 9 et n'importe quelle courbe :des fig. 4 et 5 consiste en ce que la:
courbe est essentiellement une ligne droite passant par l'origine zéro du champ magnétisant. .et éliminant complètement la foie incurvation inférieure de la courbe de la fig. 4. Elle supprime donc le manque de symétrie de la fig. 5:, laquelle provoque des déformations harmoniques secondaires.
Puis que les caractéristiques opérantes du procédé décrit ci-dessus permettent d'asuvrer sur une partie strictement linéaire de la courbe d'a i- mantation rémanente, on constate que l'on obtient ainsi un enregistrement fidèle .des vi brations sonores.
On :a trouvé que, suivant les propriétés magnétiques -du matériau sur lequel se fait l'enregistrement, il est nécessaire pour obtenir des résultats optimum de prévoir des valeurs déterminées de la composante à fréquence sirper-audihle. Comme montré par le point x de la fi-. 6, da force coercitive de l'organe d'enregistrement est d'environ 3,5 oersteds. L'amplitude des fluctuations de fréquence super-audible du champ magnétisant, comme indiqué par la moitié de la largeur (en direc tion horizontale) -des cycles d'hystérésis étroits (fig. 6), est.
d'environ 2 oersteds. Par consé quent., le rapport entre cette amplitude et la force coercitive est d'environ 2:3,5 ou en gros 2:3. Dans la fig. 7, la force coercitive pour le matériau d'enregistrement est égale ment de 3,5 oersteds, mais ici l'amplitude des fluctuations de fréquence super-audible, indiquée parla moitié .de la largeur (en direc tion horizontale) des cycles d'hystérésis étroits, est de 8 oersteds, ce qui donne Lin rapport. de 8:3,5 ou approximativement 2,5:1.
On a trouvé -que les conditions représentées aux fig. 6 et 7 représentent .approximativement les limites entre lesquelles l'enregistrement se fait .dans de bonnes .conditions.
Le procédé décrit ci-dessus a tous les avantages que présente la possibilité de tra vailler sur un corps paramagnétique désai manté -et en même temps élimine le gros dés avantage existant précédemment obligeant d'opérer sur une partie non linéaire de la courbe d'aima.ntation rémanente.
Le procédé décrit a. permis de constater par l'expérience qu'il est essentiellement exempt de brait et de -déformation, tels que ceux causés par l'on dulation du fil dans la tête enregistreuse ou ceux occasionnés par des particules étrangères susceptibles de venir s'y loger. Un .autre avan tage consiste en ce que le fil est toujours dés aimanté, excepté lorsque des signaux sont en registrés.
La tête d'enregistrement étant excitée par un fort champ à fréquence super-audible, elle est désaimantée et des troubles causés par une aimantation aceid:entelle sont ainsi éliminés. On constatera, d'autre part, qu'il n'est pas nécessaire de fabriquer cette tête en fer à faible pouvoir rétentif et que l'on peut. em ployer :des matériaux permettant une meil leure saturation et ayant. des qualités méca niques supérieures.
Le flux à fréquence super-audible d'enre- gist.rement tend à. conserver l'aimantation rémanente dans le fil, de sorte qu'avec le temps ou par brusque manipulation, l'enre- gistreni-ent ne subit. aucune détérioration. L'expérience a montré aussi que le présent procédé augmente l'étendue dynamique de l'enregistrement sur le fil au-delà de la va leur possible salis .déformation des procédés précédents.