某些鐵磁體及其合金，以及某些鐵氧體在外磁場作用下產(chǎn)生機械變形的現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)或稱焦耳效應(yīng)。它是由于這些強磁性體內(nèi)部的磁疇在其自發(fā)磁化方向的長度與其他方向是不同的，在沒有外磁場作用時，各個磁疇排列雜亂，磁化均衡，當(dāng)有外加磁場時，均衡被破壞，各個磁疇轉(zhuǎn)動，使它們的磁化方向盡量轉(zhuǎn)到與外磁場相一致，因而磁性體沿外磁場方向的長度發(fā)生變化。伸縮量一般很小，其伸縮量級約為 10-6 10-5mm。具有磁致伸縮效應(yīng)的磁性材料有硅鋼片、坡莫合金等。

1.2壓磁效應(yīng)

磁致伸縮材料在外力(或應(yīng)力、應(yīng)變) 作用下，引起內(nèi)部發(fā)生形變，產(chǎn)生應(yīng)力，使各磁疇之間的界限發(fā)生移動，磁疇磁化強度矢量轉(zhuǎn)動，從而使材料的磁化強度和磁導(dǎo)率發(fā)生相應(yīng)的變化。這種由于應(yīng)力使磁性材料磁性質(zhì)變化的現(xiàn)象稱為壓磁效應(yīng)，也稱逆磁致伸縮效應(yīng)

壓磁材料受壓力時，在作用力方向磁導(dǎo)率減小，而在與作用力垂直方向磁導(dǎo)率略有增大:作用力是拉力，結(jié)果相反。作用力取消后，磁導(dǎo)率恢復(fù)原值。其壓磁效應(yīng)還與外磁場有關(guān)。

利用壓磁效應(yīng)制成壓磁式傳感器，可以用來測量拉力、壓力、重量、力矩和彎矩等物理量。

2壓磁式傳感器

壓磁式力傳感器又稱為磁彈性傳感器，按照其工作原理，可以分為阻流圈式、變壓器式、橋式，應(yīng)變式等幾種結(jié)構(gòu)形式，其中阻流圈式、變壓器式及橋式應(yīng)用較多。

2.1阻流壓磁式傳感器

如圖3-33 所示，阻流圈壓磁式傳感器只有一個線圈，這個線圈既作為勵磁線圈也作為測量線圈。給線圈通以交流電，鐵心在外力 F 作用下，其磁導(dǎo)率發(fā)生變化，磁阻和磁通也相應(yīng)的發(fā)生變化，使線圈的阻抗發(fā)生變化。阻流圈壓磁式傳感器可以用來測量壓力，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠。

2.2變壓器壓磁式傳感器

變壓器壓磁式傳感器有兩組線圈，一組是勵磁線圈，另一組是測量線圈，它們之間通過磁進行耦合。勵磁線圈和測量線圈都繞在壓磁元件上。壓磁元件是由鐵磁材料薄片用膠粘劑粘結(jié)而成。圖 3-34 所示為變壓器壓磁式傳感器的工作原理圖。

將硅鋼片沖壓成一定的形狀，中間有四個對稱的沖孔 A、B、C、D，在四個沖孔中繞有兩個正交的線圈A、B 孔中是勵磁線圈，C、D 孔中是測量線圈，它與測量電路相連。在勵磁線圈中通以穩(wěn)定的交變勵磁電流當(dāng)壓磁元件不受外力作用時，由于鐵心的各向同性，勵磁線圈產(chǎn)生同心圓狀的磁場，其磁力線不與測量線圈交鏈，測量線圈輸出的感應(yīng)電動勢為零。當(dāng)壓磁元件受到外力作用后，沿外力的作用方向磁導(dǎo)率下降，而垂直于作用力方向磁導(dǎo)率增大，磁力線便成橢圓形，一部分磁力線通過 C、D 線圈，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。外作用力越大，與 C、D交鏈的磁通越多，感應(yīng)電動勢越大。

壓磁式傳感器的應(yīng)用

壓磁式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、線性好、輸出功率大、抗干擾能力強、壽命長、維護方便、適于惡劣的工作環(huán)境等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、印刷、造紙、運輸?shù)刃袠I(yè)。

1.壓磁式測力傳感器

圖3-35 所示為一種典型的壓磁式測力傳感器結(jié)構(gòu)，它由壓磁元件 1、彈性梁2及承載鋼球 3 組成。彈性梁的作用是對壓磁元件施加預(yù)壓力和減小橫向力和彎矩的干擾，鋼球則用來保證力F沿垂直方向作用。當(dāng)力通過鋼球作用在壓磁元件上，在壓磁元件上的測量線圈中產(chǎn)生與作用力成正比的感應(yīng)電動勢。

2.非晶帶加速度傳感器

圖3-36 所示為非晶帶加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，非晶帶粘接在支撐臂上，振動塊將非晶帶端部夾緊使其構(gòu)成一個閉合回路。通過調(diào)整支撐臂的距離使非晶帶有合適的預(yù)緊力。非晶帶上有一個勵磁線圈和一個測量線圈，勵磁線圈上的交流激勵電流，產(chǎn)生磁場作用在測量線圈上使其產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當(dāng)非晶帶未受力時，測量線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小只與回路中的磁感應(yīng)強度的變化率成正比。當(dāng)非晶帶受到力的作用，其磁導(dǎo)率發(fā)生變化，使感應(yīng)電動勢的大小也隨之發(fā)生變化。非晶帶所受到的力與振動塊的加速度成正比，故測量線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢幅值就正比于振動塊的加速度。