Ziel der Entwicklung

Historische und professionell aufgezeichnete Magnettonbänder, insbesondere Mastertapes, enthalten wertvolle Audioinformationen, deren Digitalisierung zunehmend schwieriger wird. Die Datenträger altern, geeignete Abspielgeräte und Ersatzteile werden seltener und nicht immer sind Aufnahmegeschwindigkeit, Spurformat oder weitere Aufnahmeparameter bekannt. Gesucht wurde deshalb ein alternativer Zugang zur gespeicherten magnetischen Information, der nicht ausschließlich auf einem passenden klassischen Tonkopf und einer historischen Bandmaschine beruht.
Parallel steigt bei magnetischen Linearencodern und miniaturisierten Magnetstrukturen der Bedarf an einer schnellen, hochauflösenden und quantitativen Prüfung im unmittelbaren Nahfeld. Konventionelle Hall- oder magnetoresistive Sensoren können wegen ihrer Bauform häufig nicht nahe genug an sehr kleine Magnetstrukturen herangeführt werden.
Ziel von MUNA war daher ein kalibrierbares magnetooptisches Messsystem, das magnetische Nahfelder flächenhaft erfasst und längere Prüflinge automatisiert untersucht. Für Audiotonbänder sollte aus den räumlich aufgenommenen Magnetfeldstrukturen wieder ein zeitliches Tonsignal rekonstruiert werden. Für Encoder sollte zusätzlich untersucht werden, ob sich aus oberflächennahen Messungen das Magnetfeld im späteren Arbeitsabstand eines Anwendungssensors berechnen lässt.

Vorteile und Lösungen

MUNA baut auf der CMOS-MagView-Technologie und hochauflösender magnetooptischer Sensorik auf. Für die beiden sehr unterschiedlichen Probenklassen wurden eigene mechanische Aufbauten entwickelt, die dieselbe optische Messplattform nutzen.
Für Spulentonbänder entstand ein Prototyp mit getrenntem Ab- und Aufwickelantrieb, Erfassung des Bandvorschubs und einem Glasstempel zur definierten Kontaktierung mit dem magnetooptischen Sensor. Transport und Messkontakt erfolgen getrennt. Überlappende Einzelaufnahmen werden zu längeren Bandabschnitten zusammengesetzt. Eine speziell entwickelte Auswertesoftware verfolgt bis zu vier Tonspuren, berücksichtigt Neigung und leichte Krümmung des Bandes und wandelt die räumlichen Magnetfeldprofile in Audiodaten um. Die praktische Funktionsfähigkeit wurde mit hörbaren rekonstruierten Tonabschnitten nachgewiesen; mit dem weiterentwickelten Spulenaufbau wurden 200 Einzelbilder über rund 1,9 m Band aufgenommen und daraus etwa 10 s Tonspur rekonstruiert.
Für Linearencoder wurde eine motorisierte Längs- und Zustellbewegung mit Kraftsensor aufgebaut. Eine Kalibrieranordnung aus Elektromagnet und Hallreferenz ordnet den magnetooptischen Bildsignalen Flussdichtewerte zu. Ergänzend wurde eine Fourier-basierte Feldfortsetzung entwickelt, mit der aus oberflächennahen Messdaten Feldverläufe in größeren Abständen berechnet werden können. Der Rechenkern wurde an einem FEM-Modell geprüft und durch reale Abstandsmessungen experimentell auf Plausibilität untersucht.
Der wesentliche Vorteil des Ansatzes ist die Kombination aus flächenhafter Nahfeldabbildung, automatisierter Probenführung und anwendungsspezifischer Software. Magnetische Informationen werden zunächst als Bild verfügbar und können anschließend gezielt ausgewertet, archiviert und für weitere Rekonstruktions- oder Qualitätsprüfverfahren genutzt werden.

Zielgruppe und Zielmarkt

Für die Tonbandanwendung richten sich die Ergebnisse an Archive, Bibliotheken, Rundfunkanstalten, Tonstudios und spezialisierte Digitalisierungsdienstleister. Besonders interessant ist der Ansatz für historische oder wirtschaftlich wertvolle Mastertapes, wenn passende Abspieltechnik fehlt, Aufnahmeparameter unvollständig dokumentiert sind oder eine bildbasierte Analyse der gespeicherten Magnetstruktur zusätzlichen Nutzen bietet.
Ein zweiter Zielmarkt sind Hersteller und Anwender magnetischer Encoder und Maßverkörperungen. Hier kann die hochauflösende magnetooptische Nahfeldprüfung die Qualitätskontrolle und die Analyse lokaler Magnetisierungsfehler unterstützen.
Der Transfer soll über Auftragsmessungen und weiterführende FuE-Leistungen bei INNOVENT sowie über den Wissens- und Technologietransfer in Unternehmen erfolgen. Perspektiven für INNOVENT entstehen durch Messdienstleistungen, Folgeentwicklungen, FuE-Aufträge und mögliche Lizenzmodelle.