磁带录象机（Video Tape Recoder或缩写VTR以下简称录象机）是以磁带上剩磁的形式来记录和重放视频及音频信息的一种电视装置。磁带录象技术是磁带录直机和电视这两门技术综合发展而形成的一个独特的新技术。一个完整的录象系统包括：摄象机、录象机和监视器等，如图1所示。其中伴音的记录和重放与普通磁带录音机相同，不再赘述，本文只谈视频信号的记录和重放。记录时，摄象机把景物或图象的光信号转换成相应的电信号，录象机的录象磁头把这个电信号变成相应的磁信号，以剩磁的形式（磁迹）记录在磁带上。重放时，磁带上的磁迹通过放象磁头变成相应的电信号，把这个电信号经过放大和处理再加到监视器中，就能在屏幕上重现与原景物或图象对应的电视图象。因此，从能量转换的角度来看，整个录象系统是一个光—电—磁—电—光的转换过程。在这个过程中，录象机本身只完成电—磁—电—光的转换过程。而电到磁和磁到电的转换关键部件正是视频磁头，因此人们常把视频磁头看做录象机的心脏。
磁性材料和磁头的录放原理
自然界的物质按磁特性来分，可分为顺磁性和逆磁性两大类。当把材料放入磁场后，能使原来的磁场强度增加的物质，叫做顺磁性材料，相反使原来的磁场强度减少的物质叫逆磁性材料。在顺磁性材料中，铁、钴、镍、铁氧体以及坡莫合金等称为铁磁性物质。当把铁磁性物质放入磁场中时，它就被外磁场磁化，使它所占据的空间中，磁通密度大大增加，当外磁场消失时，材料中的感应磁场并不完全消失，所残留的部分称剩磁。剩磁大的材料叫做硬磁材料，剩磁少的材料叫做软磁材料。
视频磁头的原理、构造以及录放过程与录音机磁头基本相同，两者都是在环形铁芯上绕上一组线圈组成电磁铁，如图2所示。图中环形铁芯中有一小缝隙，叫做工作间隙。录放原理是物理中的电磁感应定律，当交流信号电流流过磁头线圈时，在铁芯中产生感应磁通，这时在工作间隙部位的磁力线，由一磁极渡越到另一磁极。因为间隙部位的磁阻比铁芯高，所以磁力线从铁芯溢出后，在间隙周围产生漏磁场。录象机工作时，磁头与磁带接触并相对移动，当涂敷着磁性层的磁带与磁头工作间隙接触后，磁带上低磁阻的磁性层把磁头间隙旁路，漏磁通则通过磁带从一磁极到另一磁极构成闭合回路。当磁带以一定的速度相对磁头移动时，所有通过工作间隙的磁性体都在离开间隙的瞬间受到与磁头内部磁通成正比的磁化。为了能够把这个磁化结果以剩磁的形式保留下来，磁带上的磁性材料必须选择硬磁性材料。录象磁带的磁粉材料一般选择r－Fe\(_{2}\)O3、C\(_{o}\)铁氧体和CrO\(_{2}\)等，磁带上保留下来的一系列磁化图样就叫做磁迹。
与此相反（因为加到磁头的交流信号是随时间变化的，所以磁头铁芯的磁感应也必须跟随信号的变化规律随时产生和消失，不能留下剩磁，因此磁头铁芯必须选择软磁性材料。现在的视频磁头多采用单晶铁氧体和热压铁氧体。
当录象机工作在放象状态重放图象时，由于放象磁头与录象磁头构造相同，实际上经常是用同一个磁头。所以当磁头间隙与带有磁迹的磁带表面接触时，磁带的磁力线将通过磁芯。当磁头和磁带相对移动时，铁芯中流过的磁通随磁带上磁迹的磁化量的平均值而变化。磁通量的变化必然在磁芯线圈中产生与磁迹相对应的感生信号电压。这个感生信号电压的变化规律与记录时加到磁头线圈上的信号变化规律是相同的。我们把这个感生信号电压加到监视器中，就能看到与被记录景物或图象相同的电视图象。
录象机磁头的构造特点
录象磁头在原理上和录音磁头是完全相同的，但由于录象磁头的工作频率为0～6MHz，它的最高频率6MHz是音频信号最高频率（15kHz）的400倍。因此，与录音磁头相比，录象磁头的各种性能指标要高得多，主要特点如下：
（1）由于使用频率高，磁头与磁带的相对速度高达11～38米／秒。如果象磁带录音机那样，使磁头固定，只让磁带高速运转，那么每小时用磁带长度为38米／秒×3600秒=136800米≈137公里。显然，不仅磁带消耗量大，而且储存磁带的磁带盘直径达40多厘米。这样做既不经济，而且设备也太笨重，是无法实现的。为了解决这个矛盾，磁带录象机不采用固定磁头的方式，而是让磁头高速旋转，来满足磁头与磁带相对速度是11～38米／秒的要求。由于磁头高速旋转必然带来发热和磨损等问题，所以磁头材料必须选用高频损失小，耐磨性好的磁性体。同时要求磁头的体积应尽量小，重量应尽量轻。
（2）被记录信号的一个周期内（T=1／5）磁带通过磁头工作间隙所走的距离称记录波长（入），它与磁带的速度（V）成正比，而与信号的频率（f）成反比，这三者的关系是入=V/f。在磁带上一个正弦信号的正、负两半周所形成磁迹的磁力线方向是相反的，如图3（a）。如果磁头间隙太宽，可跨越一个或几个记录波长，则由于相反磁场方向的互相抵消，则重放时磁头线圈感应出的信号电压就不能和记录信号成比例变化，这样屏幕上就不能重放出原来记录的图象，因此，磁头工作间隙必须小于1／2记录波长，如图3（b）所示。由于视频信号的频率很高，所以记录波长很短，最短的记录波长为2μm左右，因此磁头工作间隙很窄，一般为（0.6～0.3）μm。
（3）录象机可分为广播用、工业及数学用和家庭用三大类。第一类录象机一般采用四磁头机，后两类一般采用二磁头机。由于四磁头广播用录象机集中在电视台使用，社会上很少看到，所以本文只谈谈螺旋扫描二磁头机。我国进口较多的工业、教学用机型为日本索尼（SONY）公司的Umatic（3／4英寸）方式的VO—2860P、VO—5630P、VO—5850P；家庭用机型为SONY公司βetamax（俗称小1／2）方式的SL－C5CH、SL—C30CH和松下（National）公司的VHS（俗称大1／2）方式NV370E、NV—450MC等。除此之外，还有一部分只能放象的放象机，3／4英寸的有SONY公司的VO—5030P，1／2的有SONY公司SL-P25CH。放象机与录象机所用磁头完全相同，放象机只是在录象机中去掉记录部分的电路而改制成的。
无论上述哪种机型，视频磁头的材料和构造都是大致相同的，录象机的磁头有复合磁头和单体磁头之分，如图4所示。复合磁头的铁芯和磁头极尖是用不同的材料制成的，单体磁头的铁芯和磁头极尖是用同一种材料制成的。一般广播用机使用复合磁头，其它系统机用单体磁头，现在广播用机也逐步采用单体磁头。
视频磁头的螺旋扫描原理
我国目前常见的Umatic（3／4英寸）、VHS（大1／2）和βetamax（小1／2）三种方式的录象机均采用螺旋扫描方式，两个视频磁头按180°的间距安装在一个园形磁头盘的边缘上，如图5（a）所示。磁头盘被夹在一个直径稍大的由上下两部分组成的磁鼓的夹缝中间，磁头极尖从夹缝稍微向外露出一点，如图5（b）所示。磁鼓的尺寸大小因录象机的工作方式而异。磁鼓的直径如表所示。另外在工作时，Umatic和VHS方式的机器上的磁鼓随磁头盘一起转动，而Betamax机上、下磁鼓固定，只有磁头盘转动。
螺旋扫描二磁头录象机的两个视频磁头都是录放磁头，工作时磁带包绕在磁鼓圆周上，接触面超过圆周的一半，磁带和磁鼓以相反方向运动，如图6（a）所示。由于供带盘和收带盘不在同一水平面上，所以与磁鼓接触的磁带对磁鼓缝隙来说是倾斜的（图6（b）所示），扫描出来的磁迹也是倾斜的（图6（c）所示），所以螺旋式扫描也叫斜扫描。采用螺旋扫描的优点是可以使录象机具有高密度的记录，具有停象（静止图象）、快放和慢放等功能。
对于我国的PAL制彩色电视制式来说，磁头盘每秒钟旋转25圈、每圈在l／25秒内两个磁头轮流工作，记录一帧信号，这样每个磁头恰好工作1／50秒记录一场信号，因此每个磁头扫描一次在磁带上留下的一条磁迹正好是一场信号。由于磁带向右移动，另一个磁头接着记录下一场信号。依次类推，在磁带上就记录下一系列视频磁迹，图7示出磁带的磁迹分布。(马喜廷 孟平)
