論文：磁記錄和標準在磁卡分析中的應用
1引言
社會(huì )上發(fā)行的各種銀行磁條卡、超市會(huì )員卡、存折本、磁性火車(chē)票、社�？ǖ榷疾捎昧舜艞l記錄信息的方式。國際上對該類(lèi)卡的磁記錄特性有明確的標準要求:ISO /IEC 7811識別卡磁記錄技術(shù)的系列標準，該標準在磁卡行業(yè)里人人皆知，但對于如何應用及基礎的工作原理卻不是很清楚。對此我們將磁記錄技術(shù)在磁卡中應用的工作原理結合國際標準對各種讀寫(xiě)問(wèn)題進(jìn)行了分析。
2磁記錄技術(shù)
2.1材料
磁記錄材料具有良好的導磁性能，在外加磁場(chǎng)的作用下能產(chǎn)生很強的與外加磁場(chǎng)同向的磁感應強度;當外加磁場(chǎng)除去后，仍保留磁性Mrl剩磁。正是因為磁記錄材料的這種磁殘留的特性，讓磁記錄材料能夠實(shí)現信息記錄。
非磁記錄材料在外加磁場(chǎng)作用下可以產(chǎn)生相同方向的磁感應強度，但外加磁場(chǎng)除去后，它的磁感應強度也降為零，無(wú)法實(shí)現信息的記錄。
2.2磁記錄讀寫(xiě)原理
磁記錄過(guò)程包含2個(gè)過(guò)程:記錄過(guò)程、讀出過(guò)程。
記錄過(guò)程:磁頭將記錄信息通過(guò)編碼器按照FM的編碼方式將信息轉換為二進(jìn)制碼。二進(jìn)制碼轉換為電流的交變，在磁頭的工作縫隙處形成磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)將磁帶上的磁顆粒磁化，由于磁記錄材料有良好的導磁性能和磁殘留的特性�？蓪⑿盘栍涗浽诖艓�。
讀出過(guò)程:磁卡記錄的信息會(huì )產(chǎn)生一個(gè)剩磁場(chǎng)，金屬磁頭在磁卡上移動(dòng)切害」磁力線(xiàn)就會(huì )產(chǎn)生一定的電壓，在線(xiàn)圈里形成電流，再通過(guò)譯碼器根據F2F編碼方式將二進(jìn)制碼轉換為記錄的字符或數字。
3磁卡分析依據、設備及流程
本文中所依據的磁卡記錄特性測試標準為:
ISOlIEC 7811-2識別卡記錄技術(shù):低矯頑力磁條
ISOlIEC 7811-6識別卡記錄技術(shù):高矯頑力磁條
3.1 781-6標準中工作特性的研究
對于標準的應用很多人關(guān)注的是UA1等信號幅度的植是多少，是否超出標準的范圍。但真正要學(xué)習和關(guān)注的應該是磁記錄飽和曲線(xiàn)。
在磁卡分析中最常應用的就是飽和曲線(xiàn)窗口圖。圖中飽和曲線(xiàn)的橫坐標為寫(xiě)磁電流，縱坐標為寫(xiě)磁的信號幅度。IR為基準電流，Imin為寫(xiě)磁小電流，Imax為寫(xiě)磁大電流，這2個(gè)電流的區間為寫(xiě)磁設備的工作區間。也就是寫(xiě)磁設備的寫(xiě)磁電流規定范圍。該曲線(xiàn)可以反映出磁卡在不同電流下寫(xiě)磁后會(huì )得到的信號輸出幅度情況。有人提出電流的工作窗口位置的設計為什么要在飽和點(diǎn)之后?
飽和點(diǎn)前信號幅度的斜率變化比較陡，很小的電流變化便會(huì )引起較大的幅度差異，而過(guò)飽和點(diǎn)后電流的些許變化，對信號幅度的影響很低�？紤]到各種寫(xiě)磁設備隨有電流的差異但寫(xiě)磁幅度要保持一直的情況。電流的工作窗口設置在了相對較平穩的飽和點(diǎn)后的區域。
又有人提出為什么電流越大，信號幅度會(huì )越低?
這是因為磁卡寫(xiě)磁過(guò)程是移動(dòng)的，在寫(xiě)磁過(guò)程中隨著(zhù)寫(xiě)磁電流的增大，經(jīng)過(guò)磁卡的磁頭的磁場(chǎng)會(huì )越大，磁頭的磁化范圍同樣會(huì )擴大，這樣已寫(xiě)好信息的區域被擴大的多余磁場(chǎng)干擾到，已寫(xiě)好信息的區域其磁場(chǎng)會(huì )被削弱一部分。記錄的信號輸出幅度隨之下降。如同打掃地上的灰塵，力量小掃不干凈，力量大灰塵飛起來(lái)又落回地上，仍不干凈。
對于ISOlIEC 7811-6規定的未編碼卡測試中檢測的僅是磁卡是否具備正常記錄信息的能力，至于卡能否寫(xiě)磁正確，取決與寫(xiě)磁設備及其狀態(tài)。
3.2磁條分析測試設備
目前，磁記錄行業(yè)里進(jìn)行磁卡評測與問(wèn)題分析的有利工具為磁條分析儀，主要有英國B(niǎo)ANERS和美國QCARD兩大設備制造商。利用這2種分析儀可以讓各種問(wèn)題實(shí)現量化的`展示。
本文中使用的分析設備為:MT3000磁條分析儀，英國GARNERS產(chǎn)出。特點(diǎn):陶瓷磁頭，具有較強的耐磨性，擁有強大的數據統計、分析功能。
鐵磁儀:用于靜磁特性檢測，分辨出材料是高矯頑力還是低矯頑力磁條。制樣簡(jiǎn)單，穩定。
磁顯液:顯示記錄信息的痕跡。讓無(wú)形的磁力可視化。
3.3一般的分析流程
分析流程中最重要的是信息收集過(guò)程，如果信息收集不全，會(huì )造成分析判斷錯誤。
(1)信息收集:
了解出問(wèn)題的過(guò)程是寫(xiě)磁還是讀磁過(guò)程;
了解寫(xiě)磁或讀磁所用的儀器設備型號、品牌;
了解出現讀寫(xiě)問(wèn)題的量，是全部還是部分;
了解制做的卡片外觀(guān)情況。
(2)用磁顯液顯示出記錄信息情況。查看有無(wú)記錄信息、寫(xiě)磁位置情況;
(3)用分析儀讀原卡記錄信息，分析其記錄信息的情況;
(4)對問(wèn)題卡進(jìn)行重寫(xiě)，以便確認原卡是否磁條本身存在問(wèn)題;
(5)綜合以上信息，出具分析報告，并提出改進(jìn)或注意事項。
4問(wèn)題與分析
4.1寫(xiě)磁出錯
4.1.1非標的高低兼容寫(xiě)卡器寫(xiě)磁
對于市場(chǎng)上流通的高低兼容寫(xiě)卡器有2種:一種是可以通過(guò)軟件選擇高低抗寫(xiě)磁，一般都是大型的自動(dòng)寫(xiě)磁設備。通常它都有兩套控制電路，該種寫(xiě)磁設備只要檔位選擇適宜讀寫(xiě)均不會(huì )出現問(wèn)題，如果檔位選擇錯誤將會(huì )出現讀寫(xiě)錯誤。該類(lèi)寫(xiě)卡設備大都是符合ISOlIEC 7811-6或ISOlIEC 7811-2的標準要求的。
另一種則是非標準的。它工作時(shí)無(wú)須檔位選擇，其介紹時(shí)稱(chēng)從300到40000e可任意讀寫(xiě)。經(jīng)過(guò)與供應商了解，該類(lèi)寫(xiě)磁設備的工作原理是電流的設置大約在ISO 7811-6標準規定的IR左右，比寫(xiě)低抗磁卡需要的電流高，比寫(xiě)高抗所需的電流低。
此種情況下寫(xiě)低抗卡和寫(xiě)高抗卡信號幅度均偏低。平均信號輸出幅度約在70%UR左右。對于兩種磁卡均容易寫(xiě)磁出錯。因此不推薦使用非標的兼容寫(xiě)卡器。
4.1.2寫(xiě)卡器磁頭磨損嚴重
磁場(chǎng)最密集的區域為為磁頭的傾斜角處。由于磁卡記錄為接觸性記錄，當磁頭磨損后，由于角度變小，產(chǎn)生的磁場(chǎng)變弱，磁化深度變差，造成的直接后果是寫(xiě)磁幅度低。通常情況下寫(xiě)卡器磁頭的使用壽命約為為500,000次，超過(guò)壽命時(shí)間后建議更換磁頭。否則會(huì )影響寫(xiě)磁效果。
4.1.3磁卡信號幅度低或磁條缺陷
對于磁卡上磁條的剩余磁感應與信號幅度是有一定的比例關(guān)系，可通過(guò)磁條分析儀和鐵磁儀配合進(jìn)行磁條工作特性和靜磁特性的檢測。
除去磁條本身缺陷外目前出現的造成寫(xiě)磁信號幅度低的原因有:磁條之上印刷層厚;寫(xiě)磁頭上有臟物;啞光效果壓卡。
由于磁卡的記錄為接觸性記錄，磁頭處的磁場(chǎng)分布是距離越遠磁場(chǎng)越弱。相對于磁卡來(lái)說(shuō)其接受的磁場(chǎng)變弱了，磁化信號幅度便會(huì )偏低。目前市場(chǎng)上較多的社�？�、銀行卡的制作都涉及到該問(wèn)題，如果應用普通的磁條制卡，印刷后再寫(xiě)磁其信號輸出幅度將達到50%左右。目前市場(chǎng)上的印刷工藝多為絲印銀墨-絲印白墨-膠印四色-上光油。通過(guò)對收集到的數據分析，印刷總厚度約8 m左右。8 m的間隔損失將達到50%左右，因此制作該類(lèi)磁卡所選用的磁條裸條信號幅度在150%左右。在生產(chǎn)過(guò)程中印刷層的厚度決定著(zhù)輸出幅度是否達標，這一因素成為目前制作隱行社�？P(guān)鍵控制點(diǎn)。同樣目前提出的啞面卡，表面成磨砂效果，美觀(guān)大方。由于磨砂效果造成磁條表面粗糙，磁頭與磁條的接觸距離變遠，造成一定的間隔損失。
因此磁層與磁頭間的間隔無(wú)論是臟物還是涂層或是卡做成啞光效果都會(huì )造成磁頭與磁層的間隔縫隙，該間隔會(huì )造成信號幅度損失，影響到最終的讀寫(xiě)。
4.2讀磁出錯分析
4.2.1磁顯液的應用
讀頭位置偏離寫(xiě)磁磁跡位置、消磁、寫(xiě)磁磁跡不正等問(wèn)題是由于寫(xiě)磁手法或寫(xiě)磁片路不正，接觸磁場(chǎng)等原因造成。均可以通過(guò)磁顯液顯示出寫(xiě)磁的痕跡，讓問(wèn)題可視化。
4.2.2磁條分析儀已編碼卡側試
對于磁跡正常，寫(xiě)磁幅度低、頻率異常的問(wèn)題通常是寫(xiě)磁設備選擇不當、寫(xiě)磁設備時(shí)鐘輪磨損或有臟物造成�？梢酝ㄟ^(guò)磁條分析儀分析信號幅度Ui和Bin等數值分析。
5結論
磁卡記錄技術(shù)是傳統的接觸性記錄，磁頭磁場(chǎng)的分布為距離磁頭縫隙越遠磁場(chǎng)越弱。根據這一特點(diǎn)，在寫(xiě)磁和讀磁過(guò)程中應注意寫(xiě)頭與磁條有效的接觸緊度和接觸面積。在讀磁過(guò)程中最重要的即編碼的識別，保持時(shí)鐘和信號幅度的標準化是讀磁順利通過(guò)的保證。
國際標準是磁卡、寫(xiě)卡器共同工作的協(xié)議，只有當兩方面均履行協(xié)議要求，才能實(shí)現好的兼容，減少卡讀寫(xiě)問(wèn)題的出現。
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