論文：磁記錄和標(biāo)準(zhǔn)在磁卡分析中的應(yīng)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、磁性火車票、社保卡等都采用了磁條記錄信息的方式。國際上對(duì)該類卡的磁記錄特性有明確的標(biāo)準(zhǔn)要求:ISO /IEC 7811識(shí)別卡磁記錄技術(shù)的系列標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)在磁卡行業(yè)里人人皆知，但對(duì)于如何應(yīng)用及基礎(chǔ)的工作原理卻不是很清楚。對(duì)此我們將磁記錄技術(shù)在磁卡中應(yīng)用的工作原理結(jié)合國際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種讀寫問題進(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(dǎo)磁性能，在外加磁場(chǎng)的作用下能產(chǎn)生很強(qiáng)的與外加磁場(chǎng)同向的磁感應(yīng)強(qiáng)度;當(dāng)外加磁場(chǎng)除去后，仍保留磁性Mrl剩磁。正是因?yàn)榇庞涗洸牧系倪@種磁殘留的特性，讓磁記錄材料能夠?qū)崿F(xiàn)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(yīng)強(qiáng)度，但外加磁場(chǎng)除去后，它的磁感應(yīng)強(qiáng)度也降為零，無法實(shí)現(xiàn)信息的記錄。
2.2磁記錄讀寫原理
磁記錄過程包含2個(gè)過程:記錄過程、讀出過程。
記錄過程:磁頭將記錄信息通過編碼器按照FM的編碼方式將信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)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(dǎo)磁性能和磁殘留的特性。可將信號(hào)記錄在磁帶上。
讀出過程: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」磁力線就會(huì)產(chǎn)生一定的電壓，在線圈里形成電流，再通過譯碼器根據(jù)F2F編碼方式將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為記錄的字符或數(shù)字。
3磁卡分析依據(jù)、設(shè)備及流程
本文中所依據(jù)的磁卡記錄特性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為:
ISOlIEC 7811-2識(shí)別卡記錄技術(shù):低矯頑力磁條
ISOlIEC 7811-6識(shí)別卡記錄技術(shù):高矯頑力磁條
3.1 781-6標(biāo)準(zhǔn)中工作特性的研究
對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用很多人關(guān)注的是UA1等信號(hào)幅度的植是多少，是否超出標(biāo)準(zhǔn)的范圍。但真正要學(xué)習(xí)和關(guān)注的應(yīng)該是磁記錄飽和曲線。
在磁卡分析中最常應(yīng)用的就是飽和曲線窗口圖。圖中飽和曲線的橫坐標(biāo)為寫磁電流，縱坐標(biāo)為寫磁的信號(hào)幅度。IR為基準(zhǔn)電流，Imin為寫磁小電流，Imax為寫磁大電流，這2個(gè)電流的區(qū)間為寫磁設(shè)備的工作區(qū)間。也就是寫磁設(shè)備的寫磁電流規(guī)定范圍。該曲線可以反映出磁卡在不同電流下寫磁后會(huì)得到的信號(hào)輸出幅度情況。有人提出電流的工作窗口位置的設(shè)計(jì)為什么要在飽和點(diǎn)之后?
飽和點(diǎn)前信號(hào)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，而過飽和點(diǎn)后電流的些許變化，對(duì)信號(hào)幅度的影響很低。考慮到各種寫磁設(shè)備隨有電流的差異但寫磁幅度要保持一直的情況。電流的工作窗口設(shè)置在了相對(duì)較平穩(wěn)的飽和點(diǎn)后的區(qū)域。
又有人提出為什么電流越大，信號(hào)幅度會(huì)越低?
這是因?yàn)榇趴▽懘胚^程是移動(dòng)的，在寫磁過程中隨著寫磁電流的增大，經(jīng)過磁卡的磁頭的磁場(chǎng)會(huì)越大，磁頭的磁化范圍同樣會(huì)擴(kuò)大，這樣已寫好信息的區(qū)域被擴(kuò)大的多余磁場(chǎng)干擾到，已寫好信息的區(qū)域其磁場(chǎng)會(huì)被削弱一部分。記錄的信號(hào)輸出幅度隨之下降。如同打掃地上的灰塵，力量小掃不干凈，力量大灰塵飛起來又落回地上，仍不干凈。
對(duì)于ISOlIEC 7811-6規(guī)定的未編碼卡測(cè)試中檢測(cè)的僅是磁卡是否具備正常記錄信息的能力，至于卡能否寫磁正確，取決與寫磁設(shè)備及其狀態(tài)。
3.2磁條分析測(cè)試設(shè)備
目前，磁記錄行業(yè)里進(jìn)行磁卡評(píng)測(cè)與問題分析的有利工具為磁條分析儀，主要有英國BANERS和美國QCARD兩大設(shè)備制造商。利用這2種分析儀可以讓各種問題實(shí)現(xiàn)量化的`展示。
本文中使用的分析設(shè)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(qiáng)的耐磨性，擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析功能。
鐵磁儀:用于靜磁特性檢測(cè)，分辨出材料是高矯頑力還是低矯頑力磁條。制樣簡(jiǎn)單，穩(wěn)定。
磁顯液:顯示記錄信息的痕跡。讓無形的磁力可視化。
3.3一般的分析流程
分析流程中最重要的是信息收集過程，如果信息收集不全，會(huì)造成分析判斷錯(cuò)誤。
(1)信息收集:
了解出問題的過程是寫磁還是讀磁過程;
了解寫磁或讀磁所用的儀器設(shè)備型號(hào)、品牌;
了解出現(xiàn)讀寫問題的量，是全部還是部分;
了解制做的卡片外觀情況。
(2)用磁顯液顯示出記錄信息情況。查看有無記錄信息、寫磁位置情況;
(3)用分析儀讀原卡記錄信息，分析其記錄信息的情況;
(4)對(duì)問題卡進(jìn)行重寫，以便確認(rèn)原卡是否磁條本身存在問題;
(5)綜合以上信息，出具分析報(bào)告，并提出改進(jìn)或注意事項(xiàng)。
4問題與分析
4.1寫磁出錯(cuò)
4.1.1非標(biāo)的高低兼容寫卡器寫磁
對(duì)于市場(chǎng)上流通的高低兼容寫卡器有2種:一種是可以通過軟件選擇高低抗寫磁，一般都是大型的自動(dòng)寫磁設(shè)備。通常它都有兩套控制電路，該種寫磁設(shè)備只要檔位選擇適宜讀寫均不會(huì)出現(xiàn)問題，如果檔位選擇錯(cuò)誤將會(huì)出現(xiàn)讀寫錯(cuò)誤。該類寫卡設(shè)備大都是符合ISOlIEC 7811-6或ISOlIEC 7811-2的標(biāo)準(zhǔn)要求的。
另一種則是非標(biāo)準(zhǔn)的。它工作時(shí)無須檔位選擇，其介紹時(shí)稱從300到40000e可任意讀寫。經(jīng)過與供應(yīng)商了解，該類寫磁設(shè)備的工作原理是電流的設(shè)置大約在ISO 7811-6標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的IR左右，比寫低抗磁卡需要的電流高，比寫高抗所需的電流低。
此種情況下寫低抗卡和寫高抗卡信號(hào)幅度均偏低。平均信號(hào)輸出幅度約在70%UR左右。對(duì)于兩種磁卡均容易寫磁出錯(cuò)。因此不推薦使用非標(biāo)的兼容寫卡器。
4.1.2寫卡器磁頭磨損嚴(yán)重
磁場(chǎng)最密集的區(qū)域?yàn)闉榇蓬^的傾斜角處。由于磁卡記錄為接觸性記錄，當(dāng)磁頭磨損后，由于角度變小，產(chǎn)生的磁場(chǎng)變?nèi)酰呕疃茸儾睿斐傻闹苯雍蠊菍懘欧鹊汀ＭǔＧ闆r下寫卡器磁頭的使用壽命約為為500,000次，超過壽命時(shí)間后建議更換磁頭。否則會(huì)影響寫磁效果。
4.1.3磁卡信號(hào)幅度低或磁條缺陷
對(duì)于磁卡上磁條的剩余磁感應(yīng)與信號(hào)幅度是有一定的比例關(guān)系，可通過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(cè)。
除去磁條本身缺陷外目前出現(xiàn)的造成寫磁信號(hào)幅度低的原因有:磁條之上印刷層厚;寫磁頭上有臟物;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(yuǎn)磁場(chǎng)越弱。相對(duì)于磁卡來說其接受的磁場(chǎng)變?nèi)趿耍呕盘?hào)幅度便會(huì)偏低。目前市場(chǎng)上較多的社保卡、銀行卡的制作都涉及到該問題，如果應(yīng)用普通的磁條制卡，印刷后再寫磁其信號(hào)輸出幅度將達(dá)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。通過對(duì)收集到的數(shù)據(jù)分析，印刷總厚度約8 m左右。8 m的間隔損失將達(dá)到50%左右，因此制作該類磁卡所選用的磁條裸條信號(hào)幅度在150%左右。在生產(chǎn)過程中印刷層的厚度決定著輸出幅度是否達(dá)標(biāo)，這一因素成為目前制作隱行社保卡關(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(yuǎn)，造成一定的間隔損失。
因此磁層與磁頭間的間隔無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(hào)幅度損失，影響到最終的讀寫。
4.2讀磁出錯(cuò)分析
4.2.1磁顯液的應(yīng)用
讀頭位置偏離寫磁磁跡位置、消磁、寫磁磁跡不正等問題是由于寫磁手法或?qū)懘牌凡徽佑|磁場(chǎng)等原因造成。均可以通過磁顯液顯示出寫磁的痕跡，讓問題可視化。
4.2.2磁條分析儀已編碼卡側(cè)試
對(duì)于磁跡正常，寫磁幅度低、頻率異常的問題通常是寫磁設(shè)備選擇不當(dāng)、寫磁設(shè)備時(shí)鐘輪磨損或有臟物造成。可以通過磁條分析儀分析信號(hào)幅度Ui和Bin等數(shù)值分析。
5結(jié)論
磁卡記錄技術(shù)是傳統(tǒng)的接觸性記錄，磁頭磁場(chǎng)的分布為距離磁頭縫隙越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱。根據(jù)這一特點(diǎn)，在寫磁和讀磁過程中應(yīng)注意寫頭與磁條有效的接觸緊度和接觸面積。在讀磁過程中最重要的即編碼的識(shí)別，保持時(shí)鐘和信號(hào)幅度的標(biāo)準(zhǔn)化是讀磁順利通過的保證。
國際標(biāo)準(zhǔn)是磁卡、寫卡器共同工作的協(xié)議，只有當(dāng)兩方面均履行協(xié)議要求，才能實(shí)現(xiàn)好的兼容，減少卡讀寫問題的出現(xiàn)。
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