在工程檢測過程，經常會用到稀土超磁換能器，其主要原理采用了磁致伸縮現象。本文天功測控小編為您揭秘：什么是磁致伸縮現象及其產生的原因。

        什么是磁致伸縮現象
 
        磁致伸縮現象是指磁性材料在磁場的作用下，其體積和長度會發(fā)生微小變化的現象。根據長度和體積變化的不同又分為線性磁致伸縮和體積磁致伸縮，其中線性磁致伸縮指材料在長度上的變化，體積磁致伸縮指在體積上發(fā)生的微小變化。通常在實際變形中，材料的體積磁致伸縮會比線性磁致伸縮弱很多，所以人們通常所說的磁致伸縮一般都指材料的線性磁致伸縮（如圖 1-1 所示）。由于這種現象最早由焦耳在 Ni材料中發(fā)現的，因此又被稱為焦耳現象或焦耳效應。

圖 1-1 線性磁致伸縮示意圖
       

        磁致伸縮現象產生的原因

        根據磁疇理論可知，磁致伸縮現象產生的原因是鐵磁性材料在居里溫度點下會自發(fā)磁化并形成大量磁疇，磁疇內的晶格會在磁力的作用下發(fā)生一定的變形，且每個磁疇中的電子會在一定范圍內自發(fā)的排列，從整體上來說，整個鐵磁材料可以當成是由很多磁疇組成的。當沒有外加的磁場時，所有磁疇的自發(fā)磁化方向的取向是隨機的，從統(tǒng)計學方面來說，對整個材料的磁矩值求平均值應為零，這說明材料在宏觀上是沒有磁性的，即材料的體積和長度不會發(fā)生變化。當處于外加磁場環(huán)境中時，磁疇會偏轉原來的自磁化方向，使其與外加磁場方向一致，磁疇方向的偏轉成一致，會在該方向上產生磁場力，使鐵磁材料在該方向上受力變形（拉伸），從而出現了磁致伸縮現象。在一定的范圍內，鐵磁材料的磁致伸縮現象會隨著外加磁場的增大而增大，但是當加磁場超過一定范圍后磁致伸縮現象基本保持不變，也就是說此時材料的變形（應變）達到飽和了。鐵磁材料還有兩個特征，第一當外在的磁場消失后，材料會慢慢恢復成原始狀態(tài)，第二當外加磁場的方向改變時，材料的變形方向并不會隨之改變而改變，會繼續(xù)在原來方向上變形（拉伸）。

如圖 1-2 為磁致伸縮現象的原理圖

        不同的鐵磁材料在同樣的外加磁場力下所產生的磁致伸縮效應會不同，這時我們用磁致伸縮系數來衡量鐵磁材料的線性磁致伸縮大小[10]。其表達式為：λ=(lH-lo)/lo

       其中：lH 為鐵磁材料在外磁場作用下伸長(或縮短)之后的長度；lo為鐵磁材料的初始長度；λ 為鐵磁材料的磁致伸縮系數，為無量綱，其大小隨外加磁場強度的變化而變化[11]，如圖1-3 所示。