論文：磁記錄和標準在磁卡分析中的應用
論文：磁記錄和標準在磁卡分析中的應用
1引言
社會上發行的各種銀行磁條卡、超市會員卡、存摺本、磁性火車票、社保卡等都採用了磁條記錄資訊的方式。國際上對該類卡的磁記錄特性有明確的標準要求:ISO /IEC 7811識別卡磁記錄技術的系列標準，該標準在磁卡行業里人人皆知，但對於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在磁卡中應用的工作原理結合國際標準對各種讀寫問題進行了分析。
2磁記錄技術
2.1材料
磁記錄材料具有良好的導磁效能，在外加磁場的作用下能產生很強的與外加磁場同向的磁感應強度;當外加磁場除去後，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現資訊記錄。
非磁記錄材料在外加磁場作用下可以產生相同方向的磁感應強度，但外加磁場除去後，它的磁感應強度也降為零，無法實現資訊的記錄。
2.2磁記錄讀寫原理
磁記錄過程包含2個過程:記錄過程、讀出過程。
記錄過程:磁頭將記錄資訊透過編碼器按照FM的編碼方式將資訊轉換為二進位制碼。二進位制碼轉換為電流的交變，在磁頭的工作縫隙處形成磁場，該磁場將磁帶上的磁顆粒磁化，由於磁記錄材料有良好的導磁效能和磁殘留的特性。可將訊號記錄在磁帶上。
讀出過程:磁卡記錄的資訊會產生一個剩磁場，金屬磁頭在磁卡上移動切害」磁力線就會產生一定的電壓，線上圈裡形成電流，再透過譯碼器根據F2F編碼方式將二進位制碼轉換為記錄的字元或數字。
3磁卡分析依據、裝置及流程
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:低矯頑力磁條
ISOlIEC 7811-6識別卡記錄技術:高矯頑力磁條
3.1 781-6標準中工作特性的研究
對於標準的應用很多人關注的是UA1等訊號幅度的植是多少，是否超出標準的範圍。但真正要學習和關注的應該是磁記錄飽和曲線。
在磁卡分析中最常應用的就是飽和曲線視窗圖。圖中飽和曲線的橫座標為寫磁電流，縱座標為寫磁的訊號幅度。IR為基準電流，Imin為寫磁小電流，Imax為寫磁大電流，這2個電流的區間為寫磁裝置的工作區間。也就是寫磁裝置的寫磁電流規定範圍。該曲線可以反映出磁卡在不同電流下寫磁後會得到的訊號輸出幅度情況。有人提出電流的工作視窗位置的設計為什麼要在飽和點之後?
飽和點前訊號幅度的斜率變化比較陡，很小的電流變化便會引起較大的幅度差異，而過飽和點後電流的些許變化，對訊號幅度的影響很低。考慮到各種寫磁裝置隨有電流的差異但寫磁幅度要保持一直的情況。電流的工作視窗設定在了相對較平穩的飽和點後的區域。
又有人提出為什麼電流越大，訊號幅度會越低?
這是因為磁卡寫磁過程是移動的，在寫磁過程中隨著寫磁電流的增大，經過磁卡的磁頭的磁場會越大，磁頭的磁化範圍同樣會擴大，這樣已寫好資訊的區域被擴大的多餘磁場干擾到，已寫好資訊的區域其磁場會被削弱一部分。記錄的訊號輸出幅度隨之下降。如同打掃地上的灰塵，力量小掃不乾淨，力量大灰塵飛起來又落回地上，仍不乾淨。
對於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資訊的能力，至於卡能否寫磁正確，取決與寫磁裝置及其狀態。
3.2磁條分析測試裝置
目前，磁記錄行業裡進行磁卡評測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兩大裝置製造商。利用這2種分析儀可以讓各種問題實現量化的展示。
本文中使用的分析裝置為:MT3000磁條分析儀，英國GARNERS產出。特點:陶瓷磁頭，具有較強的耐磨性，擁有強大的資料統計、分析功能。
鐵磁儀:用於靜磁特性檢測，分辨出材料是高矯頑力還是低矯頑力磁條。制樣簡單，穩定。
磁顯液:顯示記錄資訊的痕跡。讓無形的磁力視覺化。
3.3一般的分析流程
分析流程中最重要的是資訊收集過程，如果資訊收集不全，會造成分析判斷錯誤。
(1)資訊收集:
瞭解出問題的過程是寫磁還是讀磁過程;
瞭解寫磁或讀磁所用的儀器裝置型號、品牌;
瞭解出現讀寫問題的量，是全部還是部分;
瞭解製做的卡片外觀情況。
(2)用磁顯液顯示出記錄資訊情況。檢視有無記錄資訊、寫磁位置情況;
(3)用分析儀讀原卡記錄資訊，分析其記錄資訊的情況;
(4)對問題卡進行重寫，以便確認原卡是否磁條本身存在問題;
(5)綜合以上資訊，出具分析報告，並提出改進或注意事項。
4問題與分析
4.1寫磁出錯
4.1.1非標的高低相容寫卡器寫磁
對於市場上流通的高低相容寫卡器有2種:一種是可以透過軟體選擇高低抗寫磁，一般都是大型的自動寫磁裝置。通常它都有兩套控制電路，該種寫磁裝置只要檔位選擇適宜讀寫均不會出現問題，如果檔位選擇錯誤將會出現讀寫錯誤。該類寫卡裝置大都是符合ISOlIEC 7811-6或ISOlIEC 7811-2的標準要求的。
另一種則是非標準的。它工作時無須檔位選擇，其介紹時稱從300到40000e可任意讀寫。經過與供應商瞭解，該類寫磁裝置的工作原理是電流的設定大約在ISO 7811-6標準規定的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訊號幅度均偏低。平均訊號輸出幅度約在70%UR左右。對於兩種磁卡均容易寫磁出錯。因此不推薦使用非標的相容寫卡器。
4.1.2寫卡器磁頭磨損嚴重
磁場最密集的區域為為磁頭的傾斜角處。由於磁卡記錄為接觸性記錄，當磁頭磨損後，由於角度變小，產生的磁場變弱，磁化深度變差，造成的直接後果是寫磁幅度低。通常情況下寫卡器磁頭的使用壽命約為為500,000次，超過壽命時間後建議更換磁頭。否則會影響寫磁效果。
4.1.3磁卡訊號幅度低或磁條缺陷
對於磁卡上磁條的'剩餘磁感應與訊號幅度是有一定的比例關係，可透過磁條分析儀和鐵磁儀配合進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磁訊號幅度低的原因有:磁條之上印刷層厚;寫磁頭上有髒物;啞光效果壓卡。
由於磁卡的記錄為接觸性記錄，磁頭處的磁場分佈是距離越遠磁場越弱。相對於磁卡來說其接受的磁場變弱了，磁化訊號幅度便會偏低。目前市場上較多的社保卡、銀行卡的製作都涉及到該問題，如果應用普通的磁條制卡，印刷後再寫磁其訊號輸出幅度將達到50%左右。目前市場上的印刷工藝多為絲印銀墨-絲印白墨-膠印四色-上光油。透過對收集到的資料分析，印刷總厚度約8 m左右。8 m的間隔損失將達到50%左右，因此製作該類磁卡所選用的磁條裸條訊號幅度在150%左右。在生產過程中印刷層的厚度決定著輸出幅度是否達標，這一因素成為目前製作隱行社保卡關鍵控制點。同樣目前提出的啞面卡，表面成磨砂效果，美觀大方。由於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論是髒物還是塗層或是卡做成啞光效果都會造成磁頭與磁層的間隔縫隙，該間隔會造成訊號幅度損失，影響到最終的讀寫。
4.2讀磁出錯分析
4.2.1磁顯液的應用
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於寫磁手法或寫磁片路不正，接觸磁場等原因造成。均可以透過磁顯液顯示出寫磁的痕跡，讓問題視覺化。
4.2.2磁條分析儀已編碼卡側試
對於磁跡正常，寫磁幅度低、頻率異常的問題通常是寫磁裝置選擇不當、寫磁裝置時鐘輪磨損或有髒物造成。可以透過磁條分析儀分析訊號幅度Ui和Bin等數值分析。
5結論
磁卡記錄技術是傳統的接觸性記錄，磁頭磁場的分佈為距離磁頭縫隙越遠磁場越弱。根據這一特點，在寫磁和讀磁過程中應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別，保持時鐘和訊號幅度的標準化是讀磁順利透過的保證。
國際標準是磁卡、寫卡器共同工作的協議，只有當兩方面均履行協議要求，才能實現好的相容，減少卡讀寫問題的出現。