變磁阻式傳感器

1、第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器自感式傳感器自感式傳感器1.2第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器傳感器線圈的電器參數(shù)分析傳感器線圈的電器參數(shù)分析3.13.2互感式傳感器互感式傳感器3.3電渦流式傳感器電渦流式傳感器3.4壓感式傳感器壓感式傳感器第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖3.1為一種簡單的自感式傳感器，它由線圈、鐵心和銜鐵等組成。當(dāng)銜鐵隨被測量變化而上、下移動時(shí)，鐵心氣隙、磁路磁阻隨之變化，引起線圈電感量的變化，然后通過測量電路轉(zhuǎn)換成與位移成比例的電量，實(shí)現(xiàn)了非電量到電量的變換?？梢?，這種傳感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有可變氣隙的鐵心線圈。第一節(jié)第一節(jié) 傳感器線圈的電器參數(shù)分

2、析傳感器線圈的電器參數(shù)分析第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖3.1 變氣隙式自感傳感器 圖3.2傳感器線圈的等效電路L-線圈電感；R-線圈銅耗電阻；Re-鐵心渦流損耗電阻；R磁滯損耗電阻；C-線圈的寄生電容第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器類似于上述自感式傳感器，變磁阻式傳感器通常都具有鐵心線圈或空心線圈(后者可視作前者的特例)。因此，分析鐵心線圈的電氣參數(shù)與它們對線圈特性的影響，對了解與分析變磁阻式傳感器以及選擇傳感器參數(shù)有幫助。為此，我們將傳感器線圈等效成圖3.2所示的等效電路，并對電路參數(shù)及其影響一一進(jìn)行討論。1.線圈電感L由磁路基本知識可知，匝數(shù)為W的線圈電感為mRWL/

3、2(3-1)式中 Rm磁路總磁阻。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器當(dāng)線圈具有閉合磁路時(shí)式中 RF導(dǎo)磁體總磁阻。當(dāng)線圈磁路具有小氣隙時(shí)式中 R氣隙總磁阻。FRWL/2(3-2)RWL/2(3-3)第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器為了分析方便，需要將各種形式的線圈的電感L用統(tǒng)一的式子表達(dá)。為此，引入等效磁導(dǎo)率概念，即將線圈等效成一封閉鐵心線圈，其磁路等效磁導(dǎo)率為，磁通截面積為S，磁路長度為，于是式(3-1)變?yōu)?(3-4)式中 真空磁導(dǎo)率，410-7(H/)。lSWRWLem/第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器2.銅損電阻Rc取決于導(dǎo)線材料及線圈的幾何尺寸3.渦流損耗電阻R

4、由頻率為的交變電流激勵產(chǎn)生的交變磁場，會在線圈鐵心中造成渦流及磁滯損耗。根據(jù)經(jīng)典的渦流損耗計(jì)算公式知，為降低渦流損耗，疊片式鐵心的片厚應(yīng)??；高電阻率有利于損耗的下降，而高磁導(dǎo)率卻會使渦流損耗增加。4.磁滯損耗電阻Rh鐵磁物質(zhì)在交變磁化時(shí)，磁分子來回翻轉(zhuǎn)而要克服阻力，類似摩擦生熱的能量損耗。5.并聯(lián)寄生電容C的影響并聯(lián)寄生電容主要由線圈繞組的固有電容與電纜分布電容所構(gòu)成。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖3.3 線圈等效電路的變換形式為便于分析，先不考慮寄生電容C，并將圖3.2中的線圈電感與并聯(lián)鐵損電阻等效為串聯(lián)鐵損電阻Re與串聯(lián)電感L的等效電路，如圖3.3所示。這時(shí)Re和L的串聯(lián)阻抗應(yīng)

5、該與Re和L的并聯(lián)阻抗相等，即第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器2)/(1LRRRjLRjLRjLReeeeee2)/(11LRLLe(3-5)(3-6)第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器式(3-5)表明，鐵損的串聯(lián)等效電阻Re與L有關(guān)。因此，當(dāng)被測非電量的變化引起線圈電感量改變時(shí)，其電阻值亦發(fā)生不希望有的變化。要減少這種附加電阻變化的影響，比值Re/L應(yīng)盡量小，以使Re1時(shí)，1/Q2可以忽略，式(3-7)可簡化為第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器ecRRR/RLQ22222222222)/(1/1)/()1 (QCLCLQCLCLLjQLCLRZS(3-8)有效值Q為QCL

6、RLQSSS)1(/2(3-9)電感的相對變化112LdLCLLdLSS(3-10)第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器由式(3-8)、(3-9)、(3-10)知，并聯(lián)電容C的存在，使有效串聯(lián)損耗電阻與有效電感均增加，有效Q值下降并引起電感的相對變化增加，即靈敏度提高。因此，從原理而言，按規(guī)定電纜校正好的儀器，如更換了電纜，則應(yīng)重新校正或采用并聯(lián)電容加以調(diào)整。實(shí)際使用中因大多數(shù)變磁阻式傳感器工作在較低的激勵頻率下(10H)，上述影響?？珊雎?，但對于工作在較高激勵頻率下的傳感器(如反射式渦流傳感器)，上述影響必需引起充分重視。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器一一. .工作原理與輸出特

7、性工作原理與輸出特性 如前所述，自感式傳感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)帶氣隙的鐵心線圈。按磁路幾何參數(shù)變化形式的不同，目前常用的自感式傳感器有變氣隙式、變面積式與螺管式三種；按磁路的結(jié)構(gòu)型式又有型、E型或罐型等等；按組成方式分，有單一式與差動式兩種。第二節(jié)第二節(jié) 自感式傳感器自感式傳感器第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器1.變氣隙式自感傳感器變氣隙式自感傳感器 變氣隙式自感傳感器的結(jié)構(gòu)原理見圖3.1。由于變氣隙式傳感器的氣隙通常較小，可以認(rèn)為氣隙磁場是均勻的，若忽略磁路鐵損，則圖3.1傳感器的磁路總磁阻為SlSlSlRm0222111(3-11)式中 1,2鐵心和銜鐵的磁路長度()； S1，S2鐵心和

8、銜鐵的截面積(2)； 1、2鐵心和銜鐵的磁導(dǎo)率(H/)； S、氣隙磁通截面積(2)和氣隙總長()。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器將式(3-11)代入式(3-1)，可得)/(02221112SlSlSlWL(3-12) 由式(3-12)可知，當(dāng)鐵心、銜鐵的材料和結(jié)構(gòu)與線圈匝數(shù)確定后，若保持S不變，則L即為的單值函數(shù)，這就是變氣隙式傳感器的工作原理。 為了精確分析傳感器的特性，利用前述等效磁導(dǎo)率e的概念，由式(3-4)可得)/(0SlRem(3-13)第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器同時(shí)，由式(3-11)rrrmllSlllSR) 1(1)(100(3-14)式中 鐵心和銜鐵的相

9、對磁導(dǎo)率，通常1。所以 rrrellll/1/1(3-15)代入式(3-4)可得帶氣隙鐵心線圈的電感為第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器rellKlSWL/102(3-16)式中 ，為一常數(shù)。對式(3-16)進(jìn)行微分可得傳感器的靈敏度為SWK20rllLdldLK/1(3-17)由上式可知，變氣隙式傳感器的輸出特性是非線性的，式中負(fù)號表示靈敏度隨氣隙增加而減小，欲增大靈敏度，應(yīng)減小，但受到工藝和結(jié)構(gòu)的限制。為保證一定的測量范圍與線性度，對變氣隙式傳感器，常取/20.10.5，(1/51/10)。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器2.變面積式自感傳感器變面積式自感傳感器 若圖3.1所

10、示傳感器的氣隙長度保持不變，令磁通截面積隨被測非電量而變(銜鐵水平方向移動)，即構(gòu)成變面積式自感傳感器。此時(shí)由式(3-16)SKSllWLr/02(3-18)式中 ，為一常數(shù)。對式(3-33)微分得靈敏度為rllWK/02KdSdLKS(3-19)第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器 可見，變面積式傳感器在忽略氣隙磁通邊緣效應(yīng)的條件下，輸出特性呈線性，因此可望得到較大的線性范圍。與變氣隙式相比較，其靈敏度較低。欲提高靈敏度，需減小，但同樣受到工藝和結(jié)構(gòu)的限制。值的選取與變氣隙式相同。3.螺管式自感傳感器螺管式自感傳感器 圖3.4為螺管式自感傳感器結(jié)構(gòu)原理圖。它由平均半徑為r的螺管線圈、銜鐵

11、和磁性套筒等組成。隨著銜鐵插入深度的不同將引起線圈泄漏路徑中磁阻變化，從而使線圈的電感發(fā)生變化。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖3.4 螺管式自感傳感器原理圖4.差動式自感傳感器差動式自感傳感器 絕大多數(shù)自感式傳感器都運(yùn)用與電阻差動式類似的技術(shù)來改善性能：由兩單一式結(jié)構(gòu)對稱組合，構(gòu)成差動式自感傳感器。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器采用差動式結(jié)構(gòu)，除了可以改善非線性、提高靈敏度外，對電源電壓與頻率的波動及溫度變化等外界影響也有補(bǔ)償作用，從而提高了傳感器的穩(wěn)定性。圖3.5表示傳感器非線性改善的情況。圖3.5 差動式自感傳感器的輸出特性第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器二二

12、. .測量電路測量電路1.電橋電路電橋電路 自感式傳感器常用的交流電橋有以下幾種。圖3.6 輸出端對稱電橋 ()一般形式；()變壓器電橋第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器(1)輸出端對稱電橋 圖3.6(a)為輸出端對稱電橋的一般形式。圖中Z1、Z2為傳感器兩線圈阻抗， 為外接電阻，通常 。設(shè)工作時(shí)， ，電源電勢為E，于是210201002010222111,RRLLLrrrjLrZjLrZ、RRR21ZZZ1ZZZ2ELjrLELjrLjrEZZEUo0000222(3-20)輸出電壓幅值和阻抗分別為第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器ELrLELrrLU202020202220)(

13、2)(2(3-21)2/)()(2020LrRZ(3-22)式(3-20)經(jīng)變換和整理后可寫成0022202011112rrLLQQjLLQQrrQEU(3-23) 式中 Q電感線圈的品質(zhì)因數(shù)， 。 00/LrQ第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器由式(3-23)可見，電橋輸出電壓 包含著與電源 同相和正交的兩個(gè)分量；而在實(shí)際使用時(shí)，希望只存在同相分量。通常由于 ，因此要求線圈有較高的Q值，這時(shí)0U00/rrLLLLEU20(3-24)圖(b)是圖(a)的變型，稱為變壓器電橋。它以變壓器兩個(gè)次級作為電橋平衡臂。顯然，其輸出特性同(a)。由于變壓器次級的阻抗通常遠(yuǎn)小于電感線圈的阻抗，?？珊雎?/p>

14、，于是輸出阻抗式(3-22)變?yōu)榈诘?章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器2/22020LrZ(3-25)圖(b)與圖(a)相比，使用元件少，輸出阻抗小，電橋開路時(shí)電路呈線性，因此應(yīng)用較廣。 圖3.7 電源端對稱電橋 第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器(2)電源端對稱電橋 如圖3.7所示，電橋輸出電壓為ZZRZZZREZZZZREU211221011設(shè)工作時(shí) ，則有ZZZZZZ21,2002202)(2jLrRLjrREZRZZREU(3-26)輸出電壓幅值和阻抗分別為ELRrLRjLrRLrERU2020202022022(3-27)第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器這種電橋由于變

15、壓器次級接地，可避免靜電感應(yīng)干擾，但由于開路時(shí)電橋本身存在非線性，故只適用于示值范圍較小的測量。當(dāng)采用交流電橋作測量電路時(shí)，輸出電壓的極性反映了傳感器銜鐵運(yùn)動的方向。2020202002jLrRLrRU(3-28)第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器2.諧振電路諧振電路 諧振電路如圖3.8(a)所示。圖中Z為傳感器線圈，E為激勵電源。設(shè)圖(b)中曲線1為圖(a)回路的諧振曲線。若激勵源的頻率為f，則可確定其工作在A點(diǎn)。當(dāng)傳感器線圈電感量變化時(shí)，諧振曲線將左右移動，工作點(diǎn)就在同一頻率的縱坐標(biāo)直線上移動(例如移至B點(diǎn))，于是輸出電壓的幅值就發(fā)生相應(yīng)變化。這種電路靈敏度很高，但非線性嚴(yán)重，常與單

16、線圈自感式傳感器配合，用于測量范圍小或線性度要求不高的場合。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖3.8 ()諧振電路 ()諧振曲線 3.恒流源電路恒流源電路 這種電路與大位移(螺管式)自感傳感器配用，見圖3.9。傳感器線圈用恒流源激勵，1是銜鐵在螺管線圈內(nèi)移動時(shí)線圈兩端的電壓，2是與1反相、幅值恒定的電壓，0為電路輸出電壓。于是，01-2。2的作用是抵消電壓的非線性部分，使輸出電壓呈線性。由圖可見，當(dāng)銜鐵剛進(jìn)入傳感器線圈時(shí)，其電壓靈敏度dU/da較低，線性也較差。當(dāng)a后，靈敏度提高，線性改善，進(jìn)入工作區(qū)域。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖

17、3.9 大位移自感式傳感器工作原理 ()電原理圖；()輸出特性第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器4.調(diào)頻電路調(diào)頻電路圖3.10 電感調(diào)頻式位移傳感器結(jié)構(gòu)圖 1諧振電容；2調(diào)頻振蕩器；3電感線圈；4磁性套筒；5導(dǎo)桿(銜鐵)第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器當(dāng)傳感器線圈電感L發(fā)生變化時(shí)，調(diào)頻振蕩器的輸出頻率相應(yīng)變化。利用階梯形無骨架線圈，可使銜鐵的位移變化與輸出頻差變化呈線性關(guān)系。傳感器的結(jié)構(gòu)見圖3.10。由于輸出為頻率信號，這種電路的抗干擾能力很強(qiáng)，電纜長度可達(dá)1km，特別適合于野外現(xiàn)場使用。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器5.相敏檢波電路相敏檢波電路相敏檢波電路是常用的判別

18、電路。下面以帶二極管式環(huán)形相敏檢波的交流電橋?yàn)槔榻B該電路的作用。圖3.11 相敏檢波電路 ()帶相敏檢波的交流電橋；()實(shí)用電路第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器如圖3.11(a)所示，Z1、Z2為傳感器兩線圈的阻抗，Z3Z4構(gòu)成另兩個(gè)橋臂，U為供橋電壓，U為輸出。當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，Z1Z2Z，電橋平衡，U0。若銜鐵上移，Z1增大，Z2減小。如供橋電壓為正半周，即A點(diǎn)電位高于B點(diǎn)，二極管D1、D4導(dǎo)通，D2、D3截止。在AECB支路中，C點(diǎn)電位由于Z1增大而降低；在AFDB支路中，D點(diǎn)電位由于Z2減小而增高。因此D點(diǎn)電位高于C點(diǎn)，輸出信號為正第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器

19、如供橋電壓為負(fù)半周，B點(diǎn)電位高于A 點(diǎn)，二極管D2、D3導(dǎo)通，D1、D4截止。在BCFA支路中，C點(diǎn)電位由于Z2減小而比平衡時(shí)降低；在BDEA支路中，D點(diǎn)電位則因Z1增大而比平衡時(shí)增高。因此D點(diǎn)電位仍高于C點(diǎn)，輸出信號仍為正。同理可以證明，銜鐵下移時(shí)輸出信號總為負(fù)。于是，輸出信號的正負(fù)代表了銜鐵位移的方向。實(shí)際采用的電路如圖3.11(b)所示。L1、L2為傳感器的兩個(gè)線圈，C1、C2為另兩個(gè)橋臂。電橋供橋電壓由變壓器B的次級提供。R1、R2、R3、R4為四個(gè)線繞電阻，用于減小溫度誤差。C3為濾波電容，Rw1為調(diào)零電位器，Rw2為調(diào)倍率電位器，輸出信號由電壓表V指示。第第3章章 變磁阻式傳感器變

20、磁阻式傳感器三三. .自感式傳感器的誤差自感式傳感器的誤差1.輸出特性的非線性輸出特性的非線性 各種自感式傳感器，都在原理上或?qū)嶋H上存在非線性誤差。測量電路也往往存在非線性。為了減小非線性，常用的方法是采用差動結(jié)構(gòu)和限制測量范圍。圖3.12 階梯形線圈第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器對于螺管式自感傳感器，增加線圈的長度有利于擴(kuò)大線性范圍或提高線性度。在工藝上應(yīng)注意導(dǎo)磁體和線圈骨架的加工精度、導(dǎo)磁體材料與線圈繞制的均勻性，對于差動式則應(yīng)保證其對稱性，合理選擇銜鐵長度和線圈匝數(shù)。另一種有效的方法是采用階梯形線圈，如圖3.12所示。2.零位誤差零位誤差差動自感式傳感器當(dāng)銜鐵位于中間位置時(shí)，電

21、橋輸出理論上應(yīng)為零，但實(shí)際上總存在零位不平衡電壓輸出(零位電壓)，造成零位誤差，如圖3.13(a)所示。過大的零位電壓會使放大器提前飽和，若傳感器輸出作為伺服系統(tǒng)的控制信號，零位電壓還會使伺服電機(jī)發(fā)熱，甚至產(chǎn)生零位誤動作。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器零位電壓的組成十分復(fù)雜，如圖3.13(b)所示。它包含有基波和高次諧波。圖3.13 零位誤差 ()零位電壓；()相應(yīng)波形第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器產(chǎn)生基波分量的主要原因是傳感器兩線圈的電氣參數(shù)和幾何尺寸的不對稱，以及構(gòu)成電橋另外兩臂的電氣參數(shù)不一致。由于基波同相分量可以通過調(diào)整銜鐵的位置(偏離機(jī)械零位)來消除，通常注重的是

22、基波正交分量。造成高次諧波分量的主要原因是磁性材料磁化曲線的非線性，同時(shí)由于磁滯損耗和兩線圈磁路的不對稱，造成兩線圈中某些高次諧波成分不一樣，不能對消，于是產(chǎn)生了零位電壓的高次諧波。此外，激勵信號中包含的高次諧波及外界電磁場的干擾，也會產(chǎn)生高次諧波。應(yīng)合理選擇磁性材料與激勵電流，使傳感器工作在磁化曲線的線性區(qū)。減少激勵電流的諧波成分與利用外殼進(jìn)行電磁屏蔽也能有效地減小高次諧波。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器一種常用的方法是采用補(bǔ)償電路，其原理為： (1)串聯(lián)電阻消除基波零位電壓； (2)并聯(lián)電阻消除高次諧波零位電壓； (3)加并聯(lián)電容消除基波正交分量或高次諧波分量。圖3.14 零位電

23、壓補(bǔ)償電路 ()典型接法；()實(shí)際電路第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖3.14()示出了上述原理的典型接法。圖中R用來減小基波正交分量，作用是使線圈的有效電阻值趨于相等，大小約為0.10.5，可用康銅絲繞制。Rb用來減小二、三次諧波，其作用是對某一線圈(接于A、B間或B、C間)進(jìn)行分流，以改變磁化曲線的工作點(diǎn)，阻值通常為幾百幾十k。電容C用來補(bǔ)償變壓器次級線圈的不對稱，其值通常為100500F。有時(shí)為了制造與調(diào)節(jié)方便，可在C、D間加接一電位器R，利用R與Ra的差值對基波正交分量進(jìn)行補(bǔ)償。圖(b)示出了一種傳感器的實(shí)際補(bǔ)償電路。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器另一種有效的方法是

24、采用外接測量電路來減小零位電壓。如前述的相敏檢波電路，它能有效地消除基波正交分量與偶次諧波分量，減小奇次諧波分量，使傳感器零位電壓減至極小。此外還可采用磁路調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(如可調(diào)端蓋)保證磁路的對稱性，來減小零位電壓。3.溫度誤差溫度誤差環(huán)境溫度的變化會引起自感傳感器的零點(diǎn)溫度漂移、靈敏度溫度漂移以及線性度和相位的變化，造成溫度誤差。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器環(huán)境溫度對自感傳感器的影響主要通過：(1)材料的線膨脹系數(shù)引起零件尺寸的變化；(2)材料的電阻率溫度系數(shù)引起線圈銅阻的變化；(3)磁性材料磁導(dǎo)率溫度系數(shù)、繞組絕緣材料的介質(zhì)溫度系數(shù)和線圈幾何尺寸變化引起線圈電感量及寄生電容的改變等

25、造成。 上述因素對單電感傳感器影響較大，特別對小氣隙式與螺管式影響更大，而第(2)項(xiàng)對低頻激勵的傳感器影響較大。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器對于高精度傳感器，特別是小量程傳感器，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，即使是差動式，溫度影響也不容忽視。對于高精度傳感器及其測量裝置，其材料除滿足磁性能要求外，還應(yīng)注意線膨脹系數(shù)的大小與匹配。為此，有些傳感器采用了陶瓷、聚砜、夾布膠木、弱磁不銹鋼等材料作線圈骨架，或采用脫胎線圈。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器4.激勵電源的影響激勵電源的影響大多數(shù)自感式傳感器采用交流電橋作測量電路，電源電壓的波動將直接導(dǎo)致輸出信號的波動。采用差動工作方式，其影響將

26、能得到補(bǔ)償。但需注意，頻率的高低應(yīng)與鐵心材料相匹配。對于諧振式與恒流源式測量電路，電源頻率與電流的穩(wěn)定度將直接引起測量誤差。對于調(diào)頻式測量電路，則應(yīng)保證直流電源的穩(wěn)定度。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器互感式傳感器是一種線圈互感隨銜鐵位移變化的變磁阻式傳感器。其原理類似于變壓器。不同的是：后者為閉合磁路，前者為開磁路；后者初、次級間的互感為常數(shù)，前者初、次級間的互感隨銜鐵移動而變，且兩個(gè)次級繞組按差動方式工作，因此又稱為差動變壓器。它與自感式傳感器統(tǒng)稱為電感式傳感器。本節(jié)在敘述差動變壓器工作原理的基礎(chǔ)上，將著重介紹它與自感式傳感器的不同。第三節(jié)第三節(jié) 互感式傳感器互感式傳感器第第3章章

27、 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器一一. .工作原理與類型工作原理與類型在忽略線圈寄生電容與鐵心損耗的情況下，差動變壓器的等效電路如圖3-15所示。圖3.15 差動變壓器的等效電路第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖中U，I初級線圈激勵電壓與電流(頻率為)；L1，R1初級線圈電感與電阻； M1，M2分別為初級與次級線圈1，2間的互感； L21，L22和R21，R22分別為兩個(gè)次級線圈的電感和電阻。根據(jù)變壓器原理，傳感器開路輸出電壓為兩次級線圈感應(yīng)電勢之差：IMMjEEUo212221(3-29)第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器當(dāng)銜鐵在中間位置時(shí)，若兩次級線圈參數(shù)與磁路尺寸相等，則M1

28、M2M，U00。當(dāng)銜鐵偏離中間位置時(shí)，M1M2，由于差動工作，有M1M+M1，M2M-M2。在一定范圍內(nèi)，M1M2M，差值(M1-M2)與銜鐵位移成比例。于是，在負(fù)載開路情況下，輸出電壓及其有效值分別為MLjRUjIMMjU112102(3-30)MMELRMUUSO2221210(3-31)第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器式中 ESO銜鐵在中間位置時(shí)，單個(gè)次級線圈的感應(yīng)電勢2121/LRMUESO輸出阻抗22212221LjLjRRZ(2-32)差動變壓器也有變氣隙式、變面積式與螺管式三種類型.圖3.16所示為變氣隙式，靈敏度較高，但測量范圍小，一般用于測量幾到幾百的位移第第3章章

29、變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器由式(3-29)可知，差動變壓器的輸出特性與初級線圈對兩個(gè)次級線圈的互感之差有關(guān)。結(jié)構(gòu)型式不同，互感的計(jì)算方法也不同。型差動變壓器的輸出特性為：圖3.16 變氣隙式第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器式中 為初始?xì)庀叮籛1為初級線圈匝數(shù)；W2為次級線圈匝數(shù)；為銜鐵上移量上式表明，輸出電壓U0與銜鐵位移成比例，輸出特性曲線如圖3.17所示。式中負(fù)號表明向上為正時(shí)，輸出電壓U0與電源電壓U反相；向下為負(fù)時(shí)，兩者同相。 0210WWUU(3-33)第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖3.17 差動變壓器的特性 ()輸出特性；()相位特性由式(3-33)可得形差動

30、變壓器的靈敏度表達(dá)式1200WWUUK(3-34)第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器可見傳感器的靈敏度隨電源電壓U和變壓比W2W1的增大而提高，隨初始?xì)庀对龃蠖档?。增加次級匝?shù)W2與增大激勵電壓U將提高靈敏度。但W2過大，會使傳感器體積變大，且使零位電壓增大；U過大，易造成發(fā)熱而影響穩(wěn)定性，還可能出現(xiàn)磁飽和，因此常取0.58V，并使功率限制在1VA以下。由式(3-30)可知，當(dāng)激勵頻率過低時(shí)，L1R1時(shí)，式(3-30)變?yōu)閁LMU102(3-36) 此時(shí)，靈敏度與頻率無關(guān)，為一常數(shù)。當(dāng)繼續(xù)增加超過某一數(shù)值時(shí)(該值視鐵心材料而異)，由于導(dǎo)線趨膚效應(yīng)和鐵損等影響而使靈敏度下降(見圖3.18

31、)。通常應(yīng)按所用鐵心材料，選取合適的較高激勵頻率，以保持靈敏度不變。這樣，既可放寬對激勵源頻率的穩(wěn)定度要求，又可在一定激勵電壓條件下減少磁通或匝數(shù)，從而減小尺寸。 第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖3.18 激勵頻率與靈敏度的關(guān)系圖3.19 微動同步器圖3.20 內(nèi)電路圖第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器下面介紹變面積式（如微動同步器）： 差動式變壓器也可做成改變導(dǎo)磁面積的變面積式，圖圖3.183.18 激勵頻率與靈敏度的關(guān)系激勵頻率與靈敏度的關(guān)系 但用于測量直線的極少，常用來測量角位移，如圖3.19。電路圖如3.20。這樣輸出電壓為：keeeeU)(232124220k微動同步

32、器的靈敏度， 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器二二. .測量電路測量電路一般采用反串電路和橋路兩種。反串電路是直接把兩個(gè)二次線圈反向串接（如圖3.21）。這種情況下空載輸出電壓等于二次側(cè)線圈感應(yīng)電動勢之差，即： 22210EEU圖3.21 二次線圈反串電路 圖3.22 差動變壓器使用橋路第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器橋路如圖3.22所示：其中R1，R2是橋臂電阻，Rw是供調(diào)零用的電位器。設(shè)R1R2，則輸出電壓2)(22212221222210EEERRREEU(3-37)可見橋路的靈敏度為前面的0.5，但其優(yōu)點(diǎn)是利用Rw可進(jìn)行調(diào)零，不再需要另外配置調(diào)零電路。第第3章

33、章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器三三. .互感式傳感器的誤差互感式傳感器的誤差自感式傳感器的誤差分析均適用于差動變壓器。所不同的是差動變壓器多了一個(gè)初級線圈。當(dāng)溫度變化時(shí)，初級線圈的參數(shù)尤其銅阻的變化影響較大。設(shè)溫度變化()，初級線圈銅阻R增加R，銅線電阻溫度系數(shù)為+0.4/，由此引起的次級輸出電壓的相對變化為tRLRLRRUU11111100/1004. 0/1/(3-38)由上式可知，低頻激勵時(shí)線圈的品質(zhì)因數(shù)(Q/R)低，溫度誤差大。為此應(yīng)提高初級線圈的品質(zhì)因數(shù)。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器為減小溫度誤差，還可采取穩(wěn)定激勵電流的方法，如圖3.23所示。在初級串入一高阻值降壓電阻

34、R，或同時(shí)串入熱敏電阻RT進(jìn)行補(bǔ)償。適當(dāng)選擇RT，可使溫度變化時(shí)原邊總電阻近似不變，從而使激勵電流保持恒定。圖3.23 溫度補(bǔ)償電路第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器差動變壓器由于采用反串電路，其零位電壓的補(bǔ)償電路形式與自感式傳感器不盡相同，基本原則是：串聯(lián)電阻用以減小零位電壓的基波分量；并聯(lián)電阻、電容用以減小諧波分量；加反饋支路用以減小基波和諧波分量。圖3.24列出了一些典型的補(bǔ)償電路。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖3.24 差動變壓器零位電壓補(bǔ)償電路第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器四四. .電感式傳感器的應(yīng)用電感式傳感器的應(yīng)用 電感式傳感器主要用于測量位移與尺寸，

35、也可測量能轉(zhuǎn)換成位移變化的其他參數(shù)，如力、張力、壓力、壓差、振動、應(yīng)變、轉(zhuǎn)矩、流量、比重等。位移與尺寸測量壓力測量力和力矩測量振動測量第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器電渦流式傳感器是利用電渦流效應(yīng)進(jìn)行工作的。由于結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、頻響范圍寬、不受油污等介質(zhì)的影響，并能進(jìn)行非接觸測量，適用范圍廣，它一問世就受到各國的重視。目前，這種傳感器已廣泛用來測量位移、振動、厚度、轉(zhuǎn)速、溫度、硬度等參數(shù)，以及用于無損探傷領(lǐng)域。第四節(jié)第四節(jié) 電渦流式傳感器電渦流式傳感器第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器一一. .工作原理工作原理圖3.25 電渦流式傳感器的基本原理第第3章章 變磁阻式傳感器變磁

36、阻式傳感器如圖3.25所示，有一通以交變電流的傳感器線圈。由于電流的存在，線圈周圍就產(chǎn)生一個(gè)交變磁場H1。若被測導(dǎo)體置于該磁場范圍內(nèi)，導(dǎo)體內(nèi)便產(chǎn)生電渦流，也將產(chǎn)生一個(gè)新磁場H2，H2與H1方向相反，力圖削弱原磁場H1,從而導(dǎo)致線圈的電感、阻抗和品質(zhì)因數(shù)發(fā)生變化。這些參數(shù)變化與導(dǎo)體的幾何形狀、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、線圈的幾何參數(shù)、電流的頻率以及線圈到被測導(dǎo)體間的距離有關(guān)。如果控制上述參數(shù)中一個(gè)參數(shù)改變，余者皆不變，就能構(gòu)成測量該參數(shù)的傳感器。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖3.26 等效電路 為分析方便，我們將被測導(dǎo)體上形成的電渦流等效為一個(gè)短路環(huán)中的電流。這樣，線圈與被測導(dǎo)體便等效為相互耦

37、合的兩個(gè)線圈，如圖3.26所示。設(shè)線圈的電阻為R1，電感為L1，阻抗為Z1=R1+jL1；短路環(huán)的電阻為R2，電感為L2；線圈與短路環(huán)之間的互感系數(shù)為M。 第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器M隨它們之間的距離x減小而增大。加在線圈兩端的激勵電壓為。根據(jù)基爾霍夫定律，可列出電壓平衡方程組022221121111ILjIRIMjUIMjILjIR解之得2222121222212222222212222222111)()()()(LRIMRjILMLRIMjILLRMLjRLRMRUI第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器由此可求得線圈受金屬導(dǎo)體渦流影響后的等效阻抗為222222212222

38、2221)()(LRMLLjLRMRRZ(3-39)線圈的等效電感為22222221)( LRMLLL(3-40)第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器由式(3-39)可見，由于渦流的影響，線圈阻抗的實(shí)數(shù)部分增大，虛數(shù)部分減小，因此線圈的品質(zhì)因數(shù)Q下降。阻抗由Z1變?yōu)閆，常稱其變化部分為“反射阻抗”。由式(3-39)可得22221222221201/1ZMRRZMLLQQ(3-41)式中 無渦流影響時(shí)線圈的Q值； 短路環(huán)的阻抗。110/RLQ222222LRZ第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器Q值的下降是由于渦流損耗所引起，并與金屬材料的導(dǎo)電性和距離x直接有關(guān)。當(dāng)金屬導(dǎo)體是磁性材料時(shí)，

39、影響Q值的還有磁滯損耗與磁性材料對等效電感的作用。在這種情況下，線圈與磁性材料所構(gòu)成磁路的等效磁導(dǎo)率e的變化將影響L。當(dāng)距離x減小時(shí)，由于e增大而使式(3-40)中之L1變大。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器由式(3-39)(3-41)可知，線圈-金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的阻抗、電感和品質(zhì)因數(shù)都是該系統(tǒng)互感系數(shù)平方的函數(shù)。而互感系數(shù)又是距離x的非線性函數(shù)，因此當(dāng)構(gòu)成電渦流式位移傳感器時(shí)，Z=f1(x)、L=f2(x)、Q=f3(x)都是非線性函數(shù)。但在一定范圍內(nèi)，可以將這些函數(shù)近似地用一線性函數(shù)來表示，于是在該范圍內(nèi)通過測量Z、L或Q的變化就可以線性地獲得位移的變化。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁

40、阻式傳感器二二. .測量電路測量電路根據(jù)電渦流式傳感器的工作原理，其測量電路有三種：諧振電路、電橋電路與Q值測試電路。這里主要介紹諧振電路。目前電渦流式傳感器所用的諧振電路有三種類型：定頻調(diào)幅式、變頻調(diào)幅式與調(diào)頻式。1.定頻調(diào)幅電路定頻調(diào)幅電路圖3.27為這種電路的原理框圖。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖中L為傳感器線圈電感，與電容C組成并聯(lián)諧振回路，晶體振蕩器提供高頻激勵信號。在無被測導(dǎo)體時(shí)，LC并聯(lián)諧振回路調(diào)諧在與晶體振蕩器頻率一致的諧振狀態(tài)，這時(shí)回路阻抗最大，回路壓降最大(圖3.28中之U0)。圖3.27 定頻調(diào)幅電路框圖第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器當(dāng)傳感器接近被

41、測導(dǎo)體時(shí)，損耗功率增大，回路失諧，輸出電壓相應(yīng)變小。這樣，在一定范圍內(nèi)，輸出電壓幅值與間隙(位移)成近似線性關(guān)系。由于輸出電壓的頻率f0始終恒定，因此稱定頻調(diào)幅式。圖3.28 定頻調(diào)幅諧振曲線第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器LC回路諧振頻率的偏移如圖3.28所示。當(dāng)被測導(dǎo)體為軟磁材料時(shí)，由于L增大而使諧振頻率下降(向左偏移)。當(dāng)被測導(dǎo)體為非軟磁材料時(shí)則反之(向右偏移)。這種電路采用石英晶體振蕩器，旨在獲得高穩(wěn)定度頻率的高頻激勵信號，以保證穩(wěn)定的輸出。因?yàn)檎袷庮l率若變化1%，一般將引起輸出電壓10%的漂移。 圖3.27中R為耦合電阻，用來減小傳感器對振蕩器的影響，并作為恒流源的內(nèi)阻。R的

42、大小直接影響靈敏度：R大靈敏度低，R小則靈敏度高；但R過小時(shí)，由于對振蕩器起旁路作用，也會使靈敏度降低。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器諧振回路的輸出電壓為高頻載波信號，信號較小，因此設(shè)有高頻放大、檢波和濾波等環(huán)節(jié)，使輸出信號便于傳輸與測量。圖中源極輸出器是為減小振蕩器的負(fù)載而加。2.變頻調(diào)幅電路變頻調(diào)幅電路定頻調(diào)幅電路雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，并獲得廣泛應(yīng)用，但線路較復(fù)雜，裝調(diào)較困難，線性范圍也不夠?qū)?。因此，人們又研究了一種變頻調(diào)幅電路，這種電路的基本原理基本原理是將傳感器線圈直接接入電容三點(diǎn)式振蕩回路。當(dāng)導(dǎo)體接近傳感器線圈時(shí)，由于渦流效應(yīng)的作用，振蕩器輸出電壓的幅度和頻率都發(fā)生變化，利用振蕩

43、幅度的變化來檢測線圈與導(dǎo)體間的位移變化，而對頻率變化不予理會。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器變頻調(diào)幅電路的諧振曲線如圖3.29所示。圖3.29 變頻調(diào)幅諧振曲線第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器無被測導(dǎo)體時(shí)，振蕩回路的Q值最高，振蕩電壓幅值最大，振蕩頻率為f0。當(dāng)有金屬導(dǎo)體接近線圈時(shí)，渦流效應(yīng)使回路Q值降低，諧振曲線變鈍，振蕩幅度降低，振蕩頻率也發(fā)生變化。當(dāng)被測導(dǎo)體為軟磁材料時(shí)，由于磁效應(yīng)的作用，諧振頻率降低，曲線左移；被測導(dǎo)體為非軟磁材料時(shí)，諧振頻率升高，曲線右移。所不同的是，振蕩器輸出電壓不是各諧振曲線與f0的交點(diǎn)，而是各諧振曲線峰點(diǎn)的連線。 第第3章章 變磁阻式傳感器變磁

44、阻式傳感器這種電路除結(jié)構(gòu)簡單、成本較低外，還具有靈敏度高、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，因此監(jiān)控等場合常采用它。必須指出，該電路用于被測導(dǎo)體為軟磁材料時(shí)，雖由于磁效應(yīng)的作用使靈敏度有所下降，但磁效應(yīng)時(shí)對渦流效應(yīng)的作用相當(dāng)于在振蕩器中加入負(fù)反饋，因而能獲得很寬的線性范圍。所以如果配用渦流板進(jìn)行測量，應(yīng)選用軟磁材料。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器3.調(diào)頻電路調(diào)頻電路調(diào)頻電路與變頻調(diào)幅電路一樣，將傳感器線圈接入電容三點(diǎn)式振蕩回路，所不同的是，以振蕩頻率的變化作為輸出信號。如欲以電壓作為輸出信號，則應(yīng)后接鑒頻器。這種電路的關(guān)鍵是提高振蕩器的頻率穩(wěn)定度。通?？梢詮沫h(huán)境溫度變化、電纜電容變化及負(fù)載影響三方面

45、考慮。提高諧振回路元件本身的穩(wěn)定性也是提高頻率穩(wěn)定度的一個(gè)措施。為此，傳感器線圈L可采用熱繞工藝?yán)@制在低膨脹系數(shù)材料的骨架上，并配以高穩(wěn)定的云母電容或具有適當(dāng)負(fù)溫度系數(shù)的電容(進(jìn)行溫度補(bǔ)償)作為諧振電容C。此外，提高傳感器探頭的靈敏度也能提高儀器的相對穩(wěn)定性。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器三三. .電渦流式傳感器的應(yīng)用電渦流式傳感器的應(yīng)用 1.測位移測位移電渦流式傳感器的主要用途之一是可用來測量金屬件的靜態(tài)或動態(tài)位移，最大量程達(dá)數(shù)百毫米，分辨率為0.1%。目前電渦流位移傳感器的分辨力最高已做到0.05m(量程015m)。凡是可轉(zhuǎn)換為位移量的參數(shù)，都可用電渦流式傳感器測量，如機(jī)器轉(zhuǎn)軸的

46、軸向竄動、金屬材料的熱膨脹系數(shù)、鋼水液位、紗線張力、流體壓力等。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖3.30 液位監(jiān)控系統(tǒng)圖3.30為用電渦流式傳感器構(gòu)成的液位監(jiān)控系統(tǒng)。如圖所示，通過浮子3與杠桿帶動渦流板1上下位移，由電渦流式傳感器2發(fā)出信號控制電動泵的開啟而使液位保持一定。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器2.測厚度測厚度圖3.31 測金屬板厚度示意圖第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器v除前已介紹的低頻透射式電渦流傳感器外，高頻反射式電渦流傳感器也可用于厚度測量。后者測板厚時(shí)，金屬板材厚度的變化相當(dāng)于線圈與金屬表面間距離的改變，根據(jù)輸出電壓的變化即可知線圈與金屬表面間距離

47、的變化，即板厚的變化。圖3.31所示為此應(yīng)用一例。為克服金屬板移動過程中上下波動及帶材不夠平整的影響，常在板材上下兩側(cè)對稱放置兩個(gè)特性相同的傳感器L1與L2。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器由圖可知，板厚dD（x+x2）。工作時(shí)，兩個(gè)傳感器分別測得x和x2。板厚不變時(shí)，(x+x2)為常值；板厚改變時(shí)，代表板厚偏差的(x+x2)所反映的輸出電壓發(fā)生變化。測量不同厚度的板材時(shí)，可通過調(diào)節(jié)距離D來改變板厚設(shè)定值，并使偏差指示為零。這時(shí)，被測板厚即板厚設(shè)定值與偏差指示值的代數(shù)和。除上述非接觸式測板厚外，利用電渦流式傳感器還可制成金屬鍍層厚度測量儀、接觸式金屬或非金屬板厚測量儀。第第3章章 變磁

48、阻式傳感器變磁阻式傳感器除此以外：(1)利用多個(gè)傳感器沿轉(zhuǎn)軸軸向排布，可測得各測點(diǎn)轉(zhuǎn)軸的瞬時(shí)振幅值，從而作出轉(zhuǎn)軸振型圖；(2)利用兩個(gè)傳感器沿轉(zhuǎn)軸徑向垂直安裝，可測得轉(zhuǎn)軸軸心軌跡；(3)在被測金屬旋轉(zhuǎn)體上開槽或作成齒輪狀，利用電渦流傳感器可測出該旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)頻率或轉(zhuǎn)速(4)電渦流傳感器還可用作接近開關(guān)，金屬零件計(jì)數(shù)，尺寸或表面粗糙度檢測，等等。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器電渦流傳感器測位移，由于測量范圍寬、反應(yīng)速度快、可實(shí)現(xiàn)非接觸測量，常用于在線檢測。圖3.32 測溫用渦流式傳感器1-補(bǔ)償線圈；2-管架；3-測量線圈；4-隔熱襯墊；5-溫度敏感元件第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式

49、傳感器3.測溫度測溫度在較小的溫度范圍內(nèi)，導(dǎo)體的電阻率與溫度的關(guān)系為 (3-42)式中 1、0分別為溫度t1與t0時(shí)的電阻率； a在給定溫度范圍內(nèi)的電阻溫度系數(shù)若保持電渦流式傳感器的機(jī)、電、磁各參數(shù)不變，使傳感器的輸出只隨被測導(dǎo)體電阻率而變，就可測得溫度的變化。上述原理可用來測量液體、氣體介質(zhì)溫度或金屬材料的表面溫度，適合于低溫到常溫的測量。）（0101t-第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器圖3.32為一種測量液體或氣體介質(zhì)溫度的電渦流式傳感器。它的優(yōu)點(diǎn)是：(1)不受金屬表面涂料、油、水等介質(zhì)的影響；(2)可實(shí)現(xiàn)非接觸測量；(3)反應(yīng)快。 目前已制成熱慣性時(shí)間常數(shù)僅1ms的電渦流溫度計(jì)。

50、除上述應(yīng)用外，電渦流式傳感器還可利用磁導(dǎo)率與硬度有關(guān)的特性實(shí)現(xiàn)非接觸式硬度連續(xù)測量；利用裂紋引起導(dǎo)體電阻率、磁導(dǎo)率等變化的綜合影響，進(jìn)行金屬表面裂紋及焊縫的無損探傷等。第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器一、壓磁效應(yīng)一、壓磁效應(yīng)鐵磁材料在磁場中磁化時(shí)，在磁場方向會伸長或縮短，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)。材料隨磁場強(qiáng)度的增加而伸長或縮短不是無限制的，最終會達(dá)到飽和。各種材料的飽和伸縮比是定值，稱為磁致伸縮系數(shù)，用s表示，即第五節(jié)第五節(jié) 壓磁式傳感器壓磁式傳感器Sll /S(3-43)式中 伸縮比。ll /第第3章章 變磁阻式傳感器變磁阻式傳感器在一定的磁場范圍內(nèi)，一些材料(如Fe)的s為正值，稱為正磁致伸縮；反之，一些材料(如Ni)的s為負(fù)值，稱為負(fù)磁致伸縮。測試表明，物體磁化時(shí)，不但磁化方向上會伸長(或縮短)，在偏離磁化方向的其他方向上也同時(shí)伸長(或縮短