磁致伸縮是某些鐵磁材料在被磁化時(shí)發(fā)生形變的特性。更具體地說(shuō)，當(dāng)鐵、鎳或鈷等鐵磁材料暴露在外部磁場(chǎng)中時(shí)，材料內(nèi)部的磁疇會(huì)發(fā)生取向排列。這進(jìn)而會(huì)在材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，促使其形狀或尺寸發(fā)生變化。反之，當(dāng)磁致伸縮材料受到應(yīng)力作用時(shí)，其磁性能會(huì)發(fā)生改變，這一現(xiàn)象被稱為維拉里效應(yīng)。

磁致伸縮的另一種表現(xiàn)是維德曼效應(yīng)：當(dāng)一根導(dǎo)線處于與其長(zhǎng)度方向平行的磁場(chǎng)中，且有電流通過(guò)該導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線會(huì)在磁場(chǎng)作用的位置產(chǎn)生扭應(yīng)變。維德曼效應(yīng)和維拉里效應(yīng)共同構(gòu)成了線性磁致伸縮傳感器的工作基礎(chǔ)。

事實(shí)上，所有鐵磁材料都會(huì)產(chǎn)生磁致伸縮現(xiàn)象…… 但在某些材料中，尺寸變化的幅度極小，以至于沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。例如，當(dāng)一根磁致伸縮棒材或桿材處于與其長(zhǎng)度方向平行的磁場(chǎng)中時(shí)，其長(zhǎng)度會(huì)發(fā)生變化。然而，線性磁致伸縮傳感器所用材料的長(zhǎng)度變化非常小 —— 通常在 10??米 / 米的量級(jí)。

磁致伸縮線性位移傳感器包含一根被稱為波導(dǎo)的導(dǎo)線或棒材。這根波導(dǎo)（通常由鐵合金制成）安裝在機(jī)器的固定部件上。磁場(chǎng)由一個(gè)位置磁鐵提供，該磁鐵附著在被位置跟蹤的運(yùn)動(dòng)部件上。短電流脈沖（1 至 3 微秒）被施加到與波導(dǎo)相連的導(dǎo)體上。隨后，維德曼效應(yīng)由以下兩種磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生：

電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)；

位置磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)……

這進(jìn)而在波導(dǎo)中引發(fā)扭應(yīng)變（扭曲）。由于電流是以脈沖形式施加的（稱為詢問(wèn)脈沖），這種扭曲會(huì)以超聲波的形式沿導(dǎo)線傳播，速度約為 2850 米 / 秒。這種扭曲或機(jī)械脈沖由信號(hào)轉(zhuǎn)換器（也稱為應(yīng)變脈沖轉(zhuǎn)換器）檢測(cè)，該轉(zhuǎn)換器利用維拉里效應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)電壓脈沖，以此指示接收到了機(jī)械應(yīng)變波。

非公路設(shè)備：液壓系統(tǒng)的典型應(yīng)用場(chǎng)景

電流脈沖的施加會(huì)激發(fā)一個(gè)磁場(chǎng)，定位磁體將與該磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，進(jìn)而導(dǎo)致波導(dǎo)發(fā)生扭轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)。當(dāng)電流關(guān)閉后，應(yīng)變會(huì)恢復(fù)，同時(shí)機(jī)械波開(kāi)始傳播。該機(jī)械波會(huì)沿磁致伸縮位移傳感器波導(dǎo)的長(zhǎng)度方向向兩個(gè)方向傳播：

在一個(gè)方向上，機(jī)械波由信號(hào)（脈沖）轉(zhuǎn)換器檢測(cè)；

在另一個(gè)方向上，機(jī)械波則由阻尼裝置消除，以避免產(chǎn)生干擾。

磁致伸縮位移傳感器中的電流脈沖與波傳播

磁致伸縮位移傳感器波導(dǎo)的功能與特性

磁致伸縮位移傳感器的波導(dǎo)會(huì)傳輸傳感器響應(yīng)磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的聲波。

磁致伸縮傳感器能提供絕對(duì)位移信息，且（不同于增量式線性編碼器）在斷電重啟后無(wú)需重新回零校準(zhǔn)。

這類傳感器還可在單根波導(dǎo)上搭配多個(gè)定位磁體，因此適用于需要獲取同一軸向上多個(gè)部件位移信息的場(chǎng)景，例如卷筒分切機(jī)的刀片位移檢測(cè)。

除采用非接觸式設(shè)計(jì)外，磁致伸縮傳感器的波導(dǎo)還被封裝在擠壓鋁合金外殼或不銹鋼管內(nèi)，這使得此類線性位移傳感器幾乎不受污染物影響。

只要定位磁體與波導(dǎo)之間的隔離物為非磁性材料（如陶瓷、塑料、鋁合金或不銹鋼），該傳感器就能穿透隔離物正常工作。

在紙幅加工過(guò)程中，基于磁致伸縮技術(shù)的線性傳感器可追蹤

基于磁致伸縮原理的線性位移傳感器擁有多種外殼類型。