WWW.GOLKOM.RU   Добавить в Избранное


БИБЛИОТЕКА ПРИРОДЫ
информационный портал

Главная  Новости  Каталог  Книги  КМЭ  Форум

ТУ  Гербарий  Golkom-Balance  Golkom-Post

 
Регистрация:

Перейти к следующей новости ' ||Лечение простатита антибиотиками. Простатит поражает многих мужчин. Основная причина заболевания - неправильное, невнимательное отношение к собственному здоровью.'Перейти к предыдущей новости ' ||МЕБЕДРОЛ Белое кристаллическое вещество, легко растворимое в воде, спирте, хлороформе. В экспериментах на животных мебедрол уменьшает или полностью снимает гиперкинезы и судороги, вызываемые никотином и ареколином.'Новости

МАГНИТНАЯ ЗАПИСЬ на ленту.

Cпособ регистрации, длительного хранения и оперативного воспроизведения информации (на слух - при помощи динамика, визуально - на экране осциллоскопа или непосредственно в электрической форме).

Магнитная запись, особенно аналоговая, уже получила широкое распространение в физиологических исследованиях; вместе с тем она находит применение и в мед. практике как удобное средство регистрации данных о пациентах. В последнем случае применяют бытовые магнитофоны для записи речевой информации в частотном диапазоне 50-10 000 гц. Более прецизионные и универсальные приборы магнитной записи входят в состав комплексной исследовательской аппаратуры. В связи с использованием в медицине и биологических исследованиях цифровых вычислительных машин в настоящее время все более находят применение приборы кодовой записи на магнитную ленту. При этом магнитная запись имеет существенные преимущества перед другими видами регистрации (чернильной, осциллографической), так как представление воспроизведенного сигнала в виде электрических напряжений (например, в виде кодов) дает возможность вводить информацию в вычислительную машину без промежуточных преобразований.

По характеру записываемых данных все приборы для магнитной записи на ленту можно разделить на три группы: 1) приборы для записи аналоговых (непрерывных) данных; 2) приборы для записи информации в форме кодов; 3) универсальные приборы, то есть приборы для аналоговой и кодовой записи.

Приборы для записи аналоговых данных. Приборы для записи аналоговых данных имеют большую информативную емкость по сравнению с приборами кодовой записи. В аналоговых приборах применяют несколько способов записи, основные из которых следующие: непосредственная запись, запись с амплитудной модуляцией (AM), запись с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и запись с частотной модуляцией (ЧМ). Обобщенная блок-схема аналоговой записи изображена на рис. 1. Конкретная схема модуляторов и демодуляторов зависит от способа записи. При этом в случае непосредственной записи модулятор и демодулятор отсутствуют.

Достоинствами непосредственной записи, объясняющими ее широкое распространение, являются простота и широкополосность. Частотный спектр записи простирается от 50-300 гц до 10-100 кгц на сравнительно невысоких скоростях. Этого диапазона вполне достаточно для записи речевых и некоторых электрофизиологических сигналов. Однако существенным недостатком непосредственной записи с точки зрения регистрации биологических процессов (температурных колебаний, биопотенциалов и т. п.) является невозможность записи постоянной составляющей и низких частот (ниже 50 гц). От этого недостатка свободна запись с амплитудной модуляцией несущей, расположенной в середине частотного диапазона канала магнитной записи. Неоднородность магнитного покрытия ленты и колебаний движущейся ленты ведет при непосредственной записи и записи с AM к большим изменениям уровня воспроизводимого сигнала по отношению к записываемому (1,5 дб и более). Вместе с тем шумы ленты ограничивают динамический диапазон записи. Запись с AM получила меньшее распространение, так как ее применение связано с усложнением техники записи приблизительно двукратном уменьшении полосы записываемых частот без выигрыша в точности.

Рис. 1. Обобщенная блок-схема приборов магнитной записи на ленту аналоговых данных: М - модулятор; УЗ - усилитель записи; ГЗ - головка записи; МЛ - движущаяся магнитная лента; ГВ - головка воспроизведения; УВ - усилитель воспроизведения; ДМ - демодулятор. Индексами 1, 2, ..., n обозначены номера каналов.



Рис. 1. Обобщенная блок-схема приборов магнитной записи на ленту аналоговых данных: М - модулятор; УЗ - усилитель записи; ГЗ - головка записи; МЛ - движущаяся магнитная лента; ГВ - головка воспроизведения; УВ - усилитель воспроизведения; ДМ - демодулятор. Индексами 1, 2, ..., n обозначены номера каналов.



Поэтому в тех случаях, когда необходим количественный анализ данных, применяют методы записи с ШИМ или ЧМ.

Основные достоинства этих методов:

а) возможность записи низких частот и постоянной составляющей;

б) изменения уровня воспроизводимых сигналов практически не искажают запись.

Однако запись с ШИМ по широкополосности уступает записи с ЧМ. Так, при записи на одном и том же устройстве полоса записываемых частот с использованием ШИМ оказывается в несколько раз (до 20) меньшей, чем запись с ЧМ. Указанные соотношения наглядно иллюстрируются при помощи диаграммы соответствия способа записи и рода регистрируемых процессов ширине диапазона частот записи (рис. 2).

Приборы для записи контрольно-измерительных данных. В большинстве современных магнитофонов использованы способы непосредственной записи и записи с ЧМ. В некоторых приборах зарубежных фирм, например RD-7000, MR-500, TIR-2 (Англия), FR-1300 (США), непосредственная запись (для диапазона частот в пределах 50-300 000 гц) и запись с ЧМ (для диапазона 0-20 000 гц) применены одновременно. Характеристики приборов показывают, что верхняя частота записи с ЧМ в 7-15 раз меньше верхней частоты в случае непосредственной записи на одной и той же скорости. ШИМ применяется реже при проектировании приборов аналоговой магнитной записи, поскольку это ведет к указанным выше ограничениям. Например, в приборе R-351, где применена ШИМ, частотный диапазон записи оказался в 20 раз меньше, чем у прибора того же класса R-400 (рис. 3), работающего с ЧМ.

Рис. 2. Диаграмма соответствия способа записи полосе регистрируемых частот при скорости ленты 19,5 см/сек для магнитофона типа SDR-41 (Япония).



Рис. 2. Диаграмма соответствия способа записи полосе регистрируемых частот при скорости ленты 19,5 см/сек для магнитофона типа SDR-41 (Япония).



Отношение "сигнал/шум" на 5-8 дб больше при записи с ЧМ, чем при непосредственной записи. Например, для прибора RD-7000 это отношение составляет соответственно 40 и 32 дб. Необходимо также отметить, что с уменьшением скорости ленты, сопровождающимся увеличением детонации (то есть мгновенной нестабильности скорости движения ленты), уменьшается и отношение "сигнал/шум". Так, у прибора TIR-2 фирмы "Elliott" эта величина с 40 дб на скорости 76,2 см/сек снижается до 30 дб на скорости 4,76 см/сек. Поэтому проблеме стабилизации скорости ленты (как мгновенной, так и средней) при аналоговой записи придают большое значение. В приборе RD-7000 даже предусмотрена подстройка скорости с помощью кристаллического эталона частоты. При этом отклонение скорости ленты сведено до 0,03%.

Рис. 3. Внешний вид аналогового магнитофона типа R-400 (Япония).



Рис. 3. Внешний вид аналогового магнитофона типа R-400 (Япония).



Остальные параметры измерительных приборов аналоговой записи на магнитную ленту следующие. Максимальное число дорожек записи 14-16 для ленты шириной 25,4 мм; ширина ленты - 6,35; 12,7; 25,4 мм; запас ленты - до 1100 м; скорость ленты может меняться от 4,76 до 152,4 см/сек. Нелинейные искажения не превышают 1-1,5%. Следует отметить сравнительно большие габариты и вес (50-90 кг) рассматриваемых приборов, что уменьшает их мобильность.

Рассматриваемые приборы имеют универсальное назначение. Специально для регистрации биофизических процессов в частотном диапазоне 0,3-1000 гц в СССР разработан магнитопишущий аппарат, снабженный струйным самописцем для воспроизведения записи на бумагу (конструкции СКТБ "Биофизприбор").

Бытовые магнитофоны (магнитофоны широкого применения).

В настоящее время выпускается большое число бытовых магнитофонов. По качествам своих параметров они разделены на пять классов (ГОСТ 12 392). Однако сравнение приборов в пределах одного класса затруднено тем, что разные параметры магнитофонов могут несколько отличаться в ту или иную сторону. Для более дифференцированной оценки бытовых магнитофонов в пределах одного класса во Всесоюзном научно-исследовательском институте электробытовых машин и приборов разработан комплексный показатель технического уровня прибора, определяемый по формуле:



где Кt - комплексный показатель технического уровня; Квi - коэффициент весомости i-го показателя; Kцi - коэффициент ценности численного значения i-го показателя; KTiвi•Kцi - показатель технического уровня данного параметра; Квi, Kцi и KTi - определяются по шкале оценок (табл.).

Таблица. Шкала оценок технических показателей бытовых магнитофонов.



Таблица. Шкала оценок технических показателей бытовых магнитофонов.



Диапазон изменения значений основных технических параметров современных бытовых магнитофонов приведен в первом столбце таблицы. Основываясь на данном показателе качества, можно составить сравнительный ряд бытовых магнитофонов, разместив их в порядке уменьшения комплексного показателя технического уровня следующим образом: "Яуза-10", "Яуза-5", "Мелодия", "Комета МГ-201", "Днепр-11", "Астра", "Айдас", "Романтик", "Весна-2".

Для регистрации на аналоговые магнитофоны импульсных или других высокочастотных процессов, не содержащих низкочастотных составляющих, достаточно подать сигнал прямо на вход усилителя записи. В частности, в бытовых магнитофонах сигнал, усиленный обычно до величины порядка 1 в, следует подать на клемму "вход". В случае регистрации процесса, содержащего низкочастотные составляющие, особенно нулевую составляющую, например ЭЭГ, ЭКГ, сигнал должен быть предварительно преобразован в частоту (ЧМ) или ширину импульса (ШИМ). При этом между усилителем отводимых биопотенциалов или любых других низкочастотных процессов и усилителем записи магнитофона должен быть включен преобразователь ЧМ или ШИМ. Наибольшее распространение получил частотный способ модуляции биопотенциалов.

Воспроизведение процесса с магнитофона. Для визуального наблюдения записанного процесса на экране осциллоскопа применяется воспроизведение с петли ленты: отрезок ленты, с которого подается сигнал на экран, склеивают в кольцо, которое затем прокручивают около воспроизводящей головки. Начало развертки луча осциллоскопа синхронизируется с моментом прохождения одного и того же участка ленты около воспроизводящей головки. Возможно и прямое воспроизведение на экран осциллоскопа прямо с движущейся ленты, однако в этом случае исключается какой-либо достоверный контроль за параметрами процесса.

Воспроизведение записи для регистрации с помощью перьевого самописца на бумагу возможно при применении приборов с многократной трансформацией скорости протяжки ленты (уменьшение ее при воспроизведении в несколько десятков раз по сравнению со скоростью записи). Перезапись такого рода осуществляется при помощи упомянутого выше магнитопишущего аппарата, разработанного СКТБ "Биофизприбор".

Приборы для записи информации в форме кодов.

Для записи данных в кодовой форме требуется более широкая (в несколько раз) полоса частот, чем для записи того же процесса в аналоговой форме. Известно, что верхняя граничная частота канала магнитной записи пропорциональна скорости ленты и обратно пропорциональна ширине зазора магнитной головки. Полагая величины зазора головок для непосредственной и кодовой записи одинаковыми, нетрудно заметить, что для записи данных в кодовой форме последовательным способом требуется скорость ленты в несколько раз большая, чем для непосредственной записи тех же данных.

При записи высокочастотных процессов (соответственно при больших скоростях следования чисел) получение необходимой скорости связано с определенными конструктивными и технологическими трудностями, в связи с чем все или несколько кодовых разрядов числа записывают параллельно на несколько дорожек. При этом необходимая верхняя граничная частота канала магнитной записи уменьшается пропорционально количеству параллельных дорожек записи. Однако в обоих случаях необходимый запас магнитной ленты для записи процесса в кодовой форме остается одним и тем же и оказывается в несколько раз большим, чем для непосредственной записи того же процесса. Отмеченное ограничение кодовой записи не всегда можно обойти увеличением запаса ленты, поскольку такое решение накладывает дополнительные требования на конструкцию лентопротяжного механизма устройства магнитной записи. Существенного увеличения объема записанной информации без изменения запаса ленты можно достичь путем повышения плотности записи. Запись мед. и биологических данных особенно важно вести с высокой плотностью, так как в ходе эксперимента требуется регистрация значительного объема информации. Из этого следует, что плотность записи является одним из основных параметров магнитной записи кодов. Поэтому оценка приборов для кодовой записи дается с точки зрения обеспечиваемой ими плотности записи. Обобщенная блок-схема устройств записи кодов на магнитную ленту представлена на рис. 4. Входной преобразователь формирует поступающие m-разрядные коды входных процессов С1, С2 ..., Сn в вид, определяемый числом информационных дорожек записи (N). N=1 для последовательной записи, N=m для параллельной записи и лежит в пределах 1-m (1

Рис. 4. Обобщенная блок-схема устройства записи кодов на магнитную ленту: с - регистрируемые и воспроизводимые процессы; П1 - входной преобразователь; УЗ - усилитель записи; ГЗ - головка записи; ГВ - головка воспроизведения; УВ - усилитель воспроизведения; МЛ - магнитная лента; П2 - выходной преобразователь; ВС - устройство синхронизации. Индексами 1, 2, n при с обозначены номера процессов (каналов), индексами 1, 2,..., N при УЗ, ГЗ, ГВ и УВ - номера информационных дорожек.



Рис. 4. Обобщенная блок-схема устройства записи кодов на магнитную ленту: с - регистрируемые и воспроизводимые процессы; П1 - входной преобразователь; УЗ - усилитель записи; ГЗ - головка записи; ГВ - головка воспроизведения; УВ - усилитель воспроизведения; МЛ - магнитная лента; П2 - выходной преобразователь; ВС - устройство синхронизации. Индексами 1, 2, n при с обозначены номера процессов (каналов), индексами 1, 2,..., N при УЗ, ГЗ, ГВ и УВ - номера информационных дорожек.



Обычно магнитная запись кодов характеризуется продольной плотностью рi, показывающей количество кодовых импульсов, записанных на единице длины ленты вдоль каждой дорожки, и поперечной плотностью рb, равной количеству дорожек записи, приходящихся на единицу ширины ленты. Однако продольная и поперечная плотности не дают полного представления о плотности магнитной записи на ленту, так как ни одна из них не учитывает толщину ленты, определяющую при заданных величинах продольной и поперечной плотности объем информации, записанной на определенной длине ленты. Поэтому наиболее полной оценкой плотности записи оказывается величина объемной плотности, определяемая как рv= pi•pb/d, где d - толщина магнитной ленты.

Приборы для записи контрольно-измерительных данных.

Имеют обычно объемную плотность записи, равную 100-250 двоичных единиц на мм3 и небольшую толщину ленты (0,038; 0,025 мм). Среди них имеются приборы с объемной плотностью записи, значительно превышающей 250 двоичных ед/мм3, например MR-500, MR-6000 (фирмы "Epsylon", Англия), "Нoneуwell-7600" (фирмы "Honeywell", США). Увеличение объемной плотности записи в этих приборах достигается за счет записи с высокой продольной плотностью (16-40 двоичных ед/мм) на тонкой ленте. В этом смысле особенно показателен прибор MR-6000, на котором ведут однодорожечную запись с продольной плотностью 133 двоичных ед/мм на ленте шириной 6,35 мм и толщиной 0,023 мм. Здесь достигнута объемная плотность 930 двоичных ед/мм3.

Современная техника магнитной записи позволяет производить запись импульсов с продольной плотностью до нескольких сотен импульсов на 1 мм. Однако в устройствах с параллельной записью кодов одновременно на нескольких дорожках максимальная величина продольной плотности, ограниченная в основном влиянием взаимных перекосов ленты и головок, не превышает нескольких десятков импульсов на 1 мм. Поэтому для достижения высокой объемной плотности записи кодов следует, по возможности, вести на узкой и тонкой ленте. Применение узкой ленты связано не только с увеличением объемной плотности записи, но с тем, что для транспортировки узкой ленты требуется более экономичный лентопротяжный механизм.

Количество дорожек у рассматриваемых приборов зависит от ширины ленты и является стандартной величиной. Оно определяется следующим образом: 4 дорожки для ленты шириной 6,35 мм, 7 (или 8) дорожек для ленты 12,7 мм, 14 (или 16) дорожек для ленты 25,4 мм.

Как правило, приборы имеют несколько скоростей транспортировки ленты (обычно 3-7). Ряд скоростей представляет собой геометрическую прогрессию с множителем 2. Наибольшая скорость обычно не превышает 152,4 см/сек. Прибор с несколькими скоростями транспортировки ленты имеет ряд преимуществ перед прибором с одной скоростью, так как обеспечивает трансформацию записанных частот в 2n-1 раз (n - количество скоростей ленты) и позволяет вести запись как быстрой, так и медленной информации с максимальной плотностью.

Требованиям биологических исследований и мед. практики наиболее полно удовлетворяют малогабаритные, легко переносимые приборы, обеспечивающие многоканальную запись на магнитную ленту значительного объема информации. Одной из первых попыток создания такой аппаратуры в отечественном биологическом приборостроении является разработка прибора для магнитной записи кодов в Отделе автоматики биологического эксперимента Института биологической физики Академии наук СССР и в СКВ биологического приборостроения АН СССР.

Основные технические характеристики прибора следующие. Прибор производит запись и воспроизведение параллельных двоичных кодов, представленных в виде двух уровней напряжений. Каждый разряд кода записывается на отдельной дорожке, которых в приборе 16. Ширина ленты 25,4 мм; скорость ее транспортировки (см/сек): 152,4; 76,2; 38,1; 19,05; 9,53 и 4,76. Максимальная частота записываемых параллельных кодов составляет 20 кгц. Запись и воспроизведение кодов может осуществляться на разных скоростях, что обеспечивает как изменение временного масштаба записанных процессов, так и согласование скорости считывания с быстродействием применяемых для обработки ЦВМ. Для обеспечения одновременного воспроизведения записанных параллельных кодов на ленту наряду с ними записываются синхроимпульсы. Запись одновременно нескольких процессов достигается за счет временного разделения каналов. Коды каждого процесса записываются в последовательности, определяемой преобразователем аналог-код. Одновременно с параллельным кодом первого процесса на специально выделенной дорожке записывается синхроимпульс первого канала. Максимальная частота кодов при многоканальной записи определяется отношением Fmax/n (где Fmax - максимальная частота кодов в случае одноканальной записи, а и - количество каналов записи). Записанная на магнитную ленту информация может воспроизводиться по частям, зонами. Объем зоны определяется объемом памяти вычислительной машины. По сигналу машины (или по команде "стоп") лента останавливается, и на отдельной дорожке записывается сигнал границы зоны. Воспроизведение следующего участка записи начинается с момента воспроизведения сигнала границы зоны. В приборе предусмотрено дистанционное управление основными режимами работы: "запись", "воспроизведение", "перемотка влево", "перемотка вправо", "стоп". Запас ленты в кассете 750 м обеспечивает непрерывную запись в течение четырех часов на минимальной скорости. Электронная часть прибора выполнена на транзисторах. Вес прибора не более 40 кг (без источника питания). Источник выполнен в виде отдельного блока с питанием от сети переменного тока с напряжением 127 или 220 в, 50 гц.

Накопители информации ЦВМ на магнит* ной ленте. Отличительной особенностью накопителей ЦВМ (рис. 5) является повышенное требование к надежности записи и считывания информации, в связи с чем продольную плотность записи выбирают невысокой (5-10 двоичных ед/мм, реже 12-20 двоичных ед/мм). Для увеличения скорости обращения к накопителю время разгона и остановки ленты сводится к минимуму, а это обстоятельство заставляет пользоваться более толстой лентой, особенно при большой ее ширине (0,125 мм для ширины ленты 35 мм). Объемная плотность записи при этом снижается, достигая, например у накопителя ЦВМ "Урал-4", лишь 82 двоичных ед/мм3.

Выбор геометрических характеристик ленты тесно связан с выбором способа записи кода многоразрядного числа, поскольку способ записи определяет необходимое количество информационных дорожек. Существуют три способа записи многоразрядных кодов на ленту: параллельная, последовательная и последовательно-параллельная. При параллельном способе запись каждого разряда числа (кода) ведется на отдельной дорожке, поэтому ширина ленты требуется наибольшая, а плотность такой записи оказывается невысокой. Последовательный способ записи допускает наибольшую продольную плотность, однако при этом недостаточно используется ширина ленты и требуется значительное увеличение продольной плотности для сохранения объема записи. Параллельно-последовательный способ является комбинацией двух рассмотренных. Выбор способа записи диктуется назначением прибора и доступными средствами его реализации. Для достижения большого быстродействия в накопителях ЦВМ применяют параллельно-последовательный способ записи, так как в качестве альтернативы здесь выступает стоимость оборудования, которая минимальна при последовательном способе записи.

Рис. 5. Внешнее запоминающее устройство ЦВМ типа SPT-2 (Польша).



Рис. 5. Внешнее запоминающее устройство ЦВМ типа SPT-2 (Польша).



А. Авраменко, А. Гуляев.
Предыдущая новость Все новости Следующая новость

Текущая новость: "МАГНИТНАЯ ЗАПИСЬ на ленту."


Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115





Рейтинг@Mail.ru
Главная  Новости  Каталог  Книги  КМЭ  Форум

ТУ  Гербарий  Golkom-Balance  Golkom-Post


Copyright © 2002-2017 "Библиотека природы"
По вопросам размещения рекламы на сайте: info@golkom.ru


Rambler's Top100