在工程检测过程，经常会用到稀土超磁换能器，其主要原理采用了磁致伸缩现象。本文天功测控小编为您揭秘：什么是磁致伸缩现象及其产生的原因。

        什么是磁致伸缩现象
 
        磁致伸缩现象是指磁性材料在磁场的作用下，其体积和长度会发生微小变化的现象。根据长度和体积变化的不同又分为线性磁致伸缩和体积磁致伸缩，其中线性磁致伸缩指材料在长度上的变化，体积磁致伸缩指在体积上发生的微小变化。通常在实际变形中，材料的体积磁致伸缩会比线性磁致伸缩弱很多，所以人们通常所说的磁致伸缩一般都指材料的线性磁致伸缩（如图 1-1 所示）。由于这种现象最早由焦耳在 Ni材料中发现的，因此又被称为焦耳现象或焦耳效应。

图 1-1 线性磁致伸缩示意图
       

        磁致伸缩现象产生的原因

        根据磁畴理论可知，磁致伸缩现象产生的原因是铁磁性材料在居里温度点下会自发磁化并形成大量磁畴，磁畴内的晶格会在磁力的作用下发生一定的变形，且每个磁畴中的电子会在一定范围内自发的排列，从整体上来说，整个铁磁材料可以当成是由很多磁畴组成的。当没有外加的磁场时，所有磁畴的自发磁化方向的取向是随机的，从统计学方面来说，对整个材料的磁矩值求平均值应为零，这说明材料在宏观上是没有磁性的，即材料的体积和长度不会发生变化。当处于外加磁场环境中时，磁畴会偏转原来的自磁化方向，使其与外加磁场方向一致，磁畴方向的偏转成一致，会在该方向上产生磁场力，使铁磁材料在该方向上受力变形（拉伸），从而出现了磁致伸缩现象。在一定的范围内，铁磁材料的磁致伸缩现象会随着外加磁场的增大而增大，但是当加磁场超过一定范围后磁致伸缩现象基本保持不变，也就是说此时材料的变形（应变）达到饱和了。铁磁材料还有两个特征，第一当外在的磁场消失后，材料会慢慢恢复成原始状态，第二当外加磁场的方向改变时，材料的变形方向并不会随之改变而改变，会继续在原来方向上变形（拉伸）。

如图 1-2 为磁致伸缩现象的原理图

        不同的铁磁材料在同样的外加磁场力下所产生的磁致伸缩效应会不同，这时我们用磁致伸缩系数来衡量铁磁材料的线性磁致伸缩大小[10]。其表达式为：λ=(lH-lo)/lo

       其中：lH 为铁磁材料在外磁场作用下伸长(或缩短)之后的长度；lo为铁磁材料的初始长度；λ 为铁磁材料的磁致伸缩系数，为无量纲，其大小随外加磁场强度的变化而变化[11]，如图1-3 所示。