什么是電磁感應式磁頭

什么是電磁感應式磁頭

　　感應磁頭是硬盤(pán)誕生時(shí)就開(kāi)始使用的磁頭，并且它是一種讀寫(xiě)合一的磁頭，而后面將要介紹的兩種磁頭在讀、寫(xiě)數據時(shí)使用的是不同的磁頭，只不過(guò)讀、寫(xiě)頭會(huì )被制作在一起，共用一個(gè)傳動(dòng)臂罷了。

　　感應磁頭的工作原理很簡(jiǎn)單，顧名思義，它的讀、寫(xiě)操作都是基于“電磁感應”原理的。

　　寫(xiě)入時(shí)，磁頭就像一個(gè)電磁鐵：鐵芯上繞有線(xiàn)圈，線(xiàn)圈通電，產(chǎn)生磁場(chǎng)，然后將磁場(chǎng)作用于盤(pán)片上的一個(gè)記錄位。盤(pán)片上涂有磁性物質(zhì)，這些磁性物質(zhì)是由無(wú)數的“磁疇”組成的，每個(gè)磁疇都有S/N兩極，像一個(gè)小磁鐵。在磁介質(zhì)沒(méi)有被磁化時(shí)，內部磁疇的方向是雜亂的，不同取向的磁疇首尾相連組成閉合回路，對外不顯示磁性。當外部的磁場(chǎng)作用于它們時(shí)，內部磁疇的方向會(huì )逐漸趨于統一，對外顯示磁性。當外部的磁場(chǎng)消失時(shí)，受磁疇壁的阻力的影響，磁疇的方向不會(huì )回到從前的狀態(tài)，因而該記錄位具有了“剩磁”，這就是磁記錄的方式。當要改變磁記錄位的信息時(shí)，只要對它施加反向磁場(chǎng)，如果該磁場(chǎng)足夠強，就可以重新改變內部的磁疇排列方向，同時(shí)該記錄位對外的磁性也會(huì )改變。

　　讀取數據時(shí)，磁頭和盤(pán)片發(fā)生相對運動(dòng)，金屬切割磁力線(xiàn)，金屬中會(huì )產(chǎn)生“感應電勢”，由于線(xiàn)圈處在一個(gè)閉合回路當中，因此線(xiàn)圈中的感應電勢會(huì )進(jìn)一步轉變?yōu)椤案袘�電流”，感應電流的方向就代表了磁記錄位的磁�?chǎng)的方向。

　　不過(guò)需要說(shuō)明的一點(diǎn)是，磁記錄位和二進(jìn)制信息中的“位”并不一定是對應的：絕大多數情況下并不是某種磁場(chǎng)方向代表“0”，而它的反向磁場(chǎng)代表“1”這么簡(jiǎn)單，盡管這是一種最容易理解的信號調制的方式，但是它并不可靠，因此它只在理論分析的時(shí)候被使用。事實(shí)上硬盤(pán)的信號調制方式主要有5種，由于信號調制方式對本文的意義不大，因此不作介紹。

　　固體的磁性根據磁化強度的不同可分為：抗磁性、順磁性、亞鐵磁性、鐵磁性和反鐵磁性，在磁記錄技術(shù)中應用的是鐵磁性，常溫下具備鐵磁性的材料就被稱(chēng)為“鐵磁材料”，鐵磁材料又可分為“硬磁材料”和“軟磁材料”：

　　前面曾經(jīng)提到磁疇壁的阻力，鐵磁材料都有磁疇，當然也就都有磁疇壁。如果有這樣一種材料，它的磁疇壁的阻力非常小，那么當外界磁場(chǎng)施加于它時(shí)，它內部的磁疇排列方向會(huì )很容易被改變；而當外界磁場(chǎng)消失時(shí)，磁疇的排列方向也很容易恢復到從前的狀態(tài)，只留下很少的剩磁。我們管這種容易被磁化，并且磁化后磁性容易消退的材料叫軟磁材料。相反，剩磁較多、改變磁疇方向時(shí)所需克服的“矯頑力”較大的就屬于硬磁材料，或稱(chēng)“永磁材料”，比如著(zhù)名的“稀土永磁”。

　　盤(pán)片上的磁介質(zhì)由于要長(cháng)期存儲信息，所以采用的是硬磁材料；而磁頭由于要不斷的改變磁場(chǎng)方向，因而采用軟磁材料。

　　磁頭使用的軟磁體是近似環(huán)形的。在環(huán)形鐵芯上纏繞線(xiàn)圈就構成了典型的“閉合螺線(xiàn)管”，閉合螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)是完全封閉在鐵芯內部的，由于鐵芯的導磁率較高，即使線(xiàn)圈不完全包裹，磁力線(xiàn)也可以充滿(mǎn)整個(gè)鐵芯。但磁頭和閉合螺線(xiàn)管有所不同，在磁頭使用的環(huán)形軟磁體上有兩處斷開(kāi)的“空氣隙”——前間隙和后間隙，其中前間隙較大，而后間隙是越小越好。由于空氣的導磁率較低，因此這種“帶有空氣隙的閉合螺線(xiàn)管”的磁力線(xiàn)會(huì )在空氣隙處向四周擴散，產(chǎn)生漏磁，磁頭就是利用從前間隙處擴散出來(lái)的磁場(chǎng)寫(xiě)數據的，前間隙的大小可以根據磁道的寬度調節。采用這種設計的好處是不必把整個(gè)磁頭做得很小，只需控制空氣隙的大小就可以了，而且可以提供更強的磁場(chǎng)。事實(shí)也的確證明了這種設計的先進(jìn)性，感應磁頭直到現在也一直負責寫(xiě)入數據。

　　不過(guò)讀取方面則不同，隨著(zhù)存儲密度的提高，磁記錄位越來(lái)越小，感應磁頭的體積也必須同時(shí)縮小，這樣才能確保不會(huì )讀取到相鄰的磁記錄位的信息。但是，靠切割磁力線(xiàn)所產(chǎn)生的電流是十分微弱的，磁頭越小，讀取到的信號也就越微弱，而且越容易受到干擾。在經(jīng)歷了幾次改進(jìn)之后，終于，在91年左右，數據的讀取工作開(kāi)始由磁阻磁頭接替了。