磁致弹性效应(简称磁弹效应,Magnetoelastic Effect)是铁
磁性材料在机械应力(应变)的作用下,材料磁性随着改变的现象。磁弹效应与磁致伸缩效应相反,因此也被称为逆磁致伸缩效应(Inverse Magnetostriction Effect),有时也称压磁效应。又由于该效应是Villari于1865年发现的,因此也称为Villari效应。
磁致弹性效应(简称磁弹效应,Magnetoelastic Effect)是铁
磁性材料在
机械应力(应变)的作用下,材料磁性随着改变的现象。
磁致伸缩效应(Magnetostrictive Effect)是指铁磁性材料在磁场中被磁化时,其尺寸会在磁化方向伸长或者缩短,即其尺寸、形状会发生变化。而与磁致伸缩效应相反,磁弹效应是指在机械应力的作用下(通常伴随尺寸、形状的微小变化),铁磁性的磁性会发生变化的效应。磁弹效应的产生是因为磁性材料内磁畴结构与其应力状态有密切关系。在应力作用下,材料内的畴壁将改变其位置。
磁性材料的应力状态与其内部的磁畴结构有着密切关系,而磁畴结构的变化将直接导致材料磁场性能的变化,利用磁弹效应可以通过测量磁性材料的磁场性能变化测得结构的应力状态变化,从而将测应力的问题转化为测磁场性质的问题。
通过磁弹效应,可以将工程中复杂的应力测量问题转化为研究电磁学的问题,具有较大的工程实际意义,如建筑、
土木工程、
航空航天领域。
对于一个给定的应变,磁致弹性能类似于
磁各向异性能,因为它是磁化方向的函数。这样,一个外加的应变可能会将具有四次易磁化轴的立方结构材料变为一个单轴体系。
在两种情况下需要考虑逆磁致弹性效应:(1)外加机械应变改变了能量表面,因而改变了磁饱和前的磁化过程;(2)磁致伸缩应变(由磁化方向改变所产生的)改变了能量表面并且由此改变了达到饱和
磁化的途径,这是一种二级效应。
这种传感器的工作原理基于
磁性材料的磁致弹性。如果一种磁性材料能在其磁感应场中发生如同受到外部拉力或压缩力而产生的结果一样的变化,那么这种材料便具有磁致弹性的特性。
磁致弹性传感器可用各种不同的方法构成。通常传感器有磁路系统,系统参数在磁致弹性效应下将发生变化。磁致弹性传感器的基本结构形式有几种:扼流圈型,变压器型和变压器-压导型。它们都可以作为触觉单元。用一定方式把它连接起来,就构成阵列式
触觉传感器。