[发明专利]激光录磁接长技术及其录制载体

说明书

本发明是利用记录载体与传感器（磁头）之间的相对运动及记录载体的磁化作用，在有限长的磁记录设备上进行大于磁记录设备长度的激光磁信息连续记录。

同属于G11B5/008;G11B5/033;G11B27/20。

六十年代中期激光技术开始得到广泛应用，由于激光具有相干性好的特点，在工业生产中被应用于高精度长磁栅（即磁尺）的录刻，使磁栅在长度和位置检测领域中得到迅速推广和应用。

国外生产磁栅数显装置最主要的是日本SONY公司，他在七十年代中期即已推出了大于三米的带型长磁栅产品。但对其长磁栅的录磁方法却始终作为专有技术不予透露。国内从六十年代后期开始发展磁栅技术。较早从事该项技术研究的有北京机床研究所、上海机床厂、汉江机床厂、上海机床研究所等。目前多数研究单位仅生产一米磁栅，能进行三米磁栅高精度录磁的仅有上海机床研究所。由于磁栅的长度根据传统的录磁方法受录刻设备长度限制，因此目前国内的磁栅常规产品均不超过三米。

由于大型、重型机床设备在加工中对长度位置检测技术的需要日益增长，三米及三米以内的磁栅数显系统已满足不了要求。为此，解决长磁栅的录制技术已成为长磁栅数显技术发展的关键。解决的办法有二个：其一，是根据需要不断增大录刻设备的长度。但这显而易见是一种不能满足长度发展需要的，且耗资巨大的办法。其二，是研究激光录磁过程的接长技术，实现在有限长度的录刻设备上完成所需任意长度磁栅的录刻。

接长录磁技术并非机械的剪裁、拼接或叠加后的接长。它是在有限长的录磁设备上对激光录磁过程进行控制，调整、检测、再调整，使之按原定的录磁规律与精度要求不断的延续记录下去，使记录载体达到任意需要的长度。

通常，激光录磁系统原理如图一所示：在有限行程范围的录磁设备上使记录载体与磁头形成相对运动安装，他们之间相对运动的位移量是以激光波长作为高精度参考基准的，由激光干涉仪进行位移信号变换，由激光计数器对变换后的电信号进行精确计数，以计数增量值的大小来控制录磁放大器输出录磁脉冲，最后由磁头在记录载体上利用其磁化作用录刻上具有设定节距的交变磁信号。

图中的激光干涉仪由激光光源，准直光管及普遍应用的迈克尔逊干涉光路系统组成。干涉仪的测量动镜（3）在工作台（2）上固定安装，其工作原理如下：经由稳频后的激光管发出具有稳定波长的单色相干光（即激光），经过准直光管使其成为发散角很小的平行光束，然后进入迈克尔逊干涉光路系统，分别产生参考光束和测量光束。测量光束打在随工作台（2）匀速移动的测量动镜（3）上，然后反射回至干涉仪和参考光束产生干涉作用。每当动镜（3）移动激光波长λ的 1/2 时，测量光与参考光将相互干涉发生一次明暗条纹的变化，当动镜（3）随工作台（2）不断匀速移动，其程差△＝nλ（λ为激光波长，N为自然数）时，干涉条纹为亮条纹;程差△＝（n+ 1/2 ）λ时，干涉条纹为暗条纹，这些明暗相同连续变化的干涉条纹由激光干涉仪中的光电管接收并转换成相应变化的完整的正弦波信号，正弦波信号经过处理由激光计数器计数，并根据节距要求发出录磁信号，由录磁放大器输出录磁脉冲，由磁头在记录载体上完成磁信号的记录;

记录载体（5）或者磁头（4）两者之一与测量动镜一起在工作台（2）上固定安装，如果记录载体在工作台上安装，则磁头应在床身上固定安装，反之，记录载体（5）在床身上安装，则磁头（4）应在工作台（2）上安装。由上所述，测量动镜（3）的位移量即工作台（2）的位移量，也即磁头（4）与记录载体（5）之间的相对运动位移量，其位移的有效范围即为记录长度，显然它是受录磁设备长度限制的。

录磁按事先设定的节距（或栅距）要求进行，节距即为具有相同激光计数增量的同极性节点之间的距离，而节点的磁信号极性（N极或S极）与其激光计数增量值有关，并且由于录磁是一个动态连续的过程，所以节点的磁极性是按节距有规律的周期重现的。因此，实际上任意节点上磁信号极性完全取决于激光计数增量值开始计数时的相应零位信号的极性。

录磁头是一个电感性元件，加上录磁信号后，能产生交变磁场，使记录载体交变磁化而实现磁记录。如果在录磁头上不加录磁信号，并使之在已录有磁信号的载体上匀速移动，由于电感元件切割磁信号的磁力线，因而在录磁头的线圈上将产生交变的感生电动势，因此，录磁头又能充当动态读磁头的作用。

录磁过程是一个饱和录磁过程，即录磁信号产生的磁场足以完全打乱载体上原有的磁场分布，被记录的信号只与即时录磁信号有关，而与载体上原有磁场分布状态无关。