磁致伸缩
磁致伸缩原理
磁致伸缩原理
磁致伸缩原理是指在磁场的作用下，某些磁性材料会发生形变的现象。
具体而言，当磁性材料置于磁场中时，其内部磁矩会重新排列，导致材料发生形变。
这种形变往往表现为材料的缩短或延伸，即磁致伸缩效应。
磁致伸缩原理是通过磁场对磁性材料内部磁矩的作用来实现的。
在常磁性材料中，原子的磁矩通常是无规则排列的，且各个磁矩之间相互抵消。
然而，当这些材料置于外部磁场中时，部分磁矩会受到磁场影响而发生重新排列。
这种排列过程会导致材料发生微小的形变。
具体来说，当磁性材料置于磁场中时，磁矩会受到磁力的作用而发生旋转。
当磁场方向与材料的磁矩方向一致时，磁矩会被吸引，这时材料会发生收缩现象；当磁场方向与材料的磁矩方向相反时，磁矩会被排斥，这时材料会发生伸长现象。
这种通过磁场调控形变的能力使得磁致伸缩原理可以应用于各种领域。
磁致伸缩原理在实际应用中有着广泛的用途。
例如，在声音装置中，可以利用磁致伸缩原理来制造扬声器，通过改变磁场的大小和方向，控制扬声器的振动膜的形变从而产生声音。
在精密机械领域，磁致伸缩原理也可以用于制造微调器、微运动器件等，实现微小尺度的位移调节。
此外，磁致伸缩原理还可以用于传感器、执行器等领域，为实现精密度控制和高灵敏度提供了一种有效的方法。
总之，磁致伸缩原理是通过磁场对磁性材料内部磁矩的作用来
实现形变的原理。
它在不同领域有着广泛的应用，为实现精密控制和高灵敏度提供了一种有效的方法。
磁致伸缩原理
磁致伸缩原理
磁致伸缩原理是一种物理原理，它探讨物体在外界磁场作用下伸缩变形的原理。
它是由英国物理学家威廉希尔于1857年发明和研究的。
他认为，当物体处于磁场中时，它的形状会发生变化，这种变化物质的形状就是磁致伸缩。
磁致伸缩的基本原理就是磁场会引起物体一侧拉力，另一侧推力，这两个力量综合作用就会引起物体发生伸缩变形。
从物质性质上看，绝大多数物质都具有磁致伸缩性质，只是受到外界磁场强度的控制，伸缩率不同，比如软铁、铁和石墨等物质的伸缩率就很大，而金属的伸缩率很小。
磁致伸缩也可以用于物理实验和科学研究，比如用磁致伸缩原理来研究量子力学的量子特性，用于探究磁材料的特性，还有研究纳米材料表面上的磁场变化等。
在电子工程领域，也大量使用磁致伸缩原理，比如用于制作电子传感器、马达和磁致伸缩开关等产品，它们都可以感知到磁场变化，然后自动伸缩变形来产生动力，从而完成特定的动作。
磁致伸缩的原理和应用正在发展，它不仅可以用于科学研究，也可以用于工业生产，甚至可以作为新型能源的可能性。
未来，磁致伸缩原理能够发挥它更大的作用，改变人们的生活，也许会给我们带来更多惊喜。
综上所述，磁致伸缩原理具有很强的理论意义和实际意义，它不仅可以用于科学研究，也可以用于工业生产，甚至可以作为新型能源
的可能性。
当然，磁致伸缩原理的发展还有很长的路要走，我们期待它在未来的发展过程中能够发挥更大的作用，带给我们更多惊喜。
磁致伸缩效应
磁致伸缩效应
1磁致伸缩效应
磁致伸缩效应，也称为磁致张弛效应，它指在施加适当磁场时，由于外界磁场对其局部极化过程的影响，部分异质界面自由器件会发生大小变化的现象，它是利用半导体中电子在磁场中运动引起半导体极化发生变化，从而改变机械元件形状或位置，而在外界磁场变化时又有相应的运动反应的一种现象。
磁致伸缩作用的影响主要表现在以下几个方面：第一，磁场强度大于一定的强度，部分异质界面物体会释放出热量，会发生大小变化；第二，磁场强度迅速升高，物体一侧会往一侧有不同的变化；第三，磁场强度快速降低，物体一侧会受到外力做出反应，会发生微小变化；第四，部分异质界面物体在施加适当强度磁场时，还会有电学现象，可以产生电能，控制作用等。
磁致伸缩效应主要应用在以下几方面：第一，可以应用于制造“薄膜阀”，可以控制压力。
第二，用于智能记忆材料，可以调节外表形状，模拟生物组织的变形刚度；第三，用于电动设备的微动，如手表的电池，耳机的振动器；第四，用于机器人进行触摸识别，制作拇指磁贴，以识别用户手指接触，以辅助发出声音或照明；第五，可以利用它来制造自动控制的行程开关。
磁致伸缩效应是一个不可思议的物理现象，它可以用来调控多种制作的装置，除了上述应用示例之外，在未来，它还将为我们开发出许多新的应用，可以给我们带来更多的科技惊喜。
磁致伸缩 原理
磁致伸缩原理
磁致伸缩是一种材料在磁场作用下发生体积变化的现象。
这种现象是由于材料内部存在磁性颗粒或晶格与局域的磁矩相互作用所导致的。
在外加磁场的作用下，磁致伸缩材料的磁矩会受到磁场力的作用，使得材料的晶格结构发生变化。
这种变化可以是材料的体积增大或缩小，取决于材料的特性和磁场的性质。
磁致伸缩现象常见于一些具有铁、镍等磁性元素的合金材料，例如镍钛记忆合金。
在这种合金中，当外加磁场消失时，磁性晶格会重新排列，材料会恢复到原始形状。
这种记忆效应使得磁致伸缩材料在各种应变传感器、声发射传感器、电动机等领域有着广泛的应用。
磁致伸缩材料的应用还可以根据其体积变化的性质来进行分类。
一类是正磁致伸缩材料，它们在磁场作用下体积增大。
另一类是负磁致伸缩材料，它们在磁场作用下体积缩小。
这两类材料都有其特定的应用场景，例如正磁致伸缩材料可以用于音频设备中的扩音器，而负磁致伸缩材料则可以用于微机电系统（MEMS）的振动控制。
总之，磁致伸缩是一种通过改变材料体积的方法来响应磁场作用的现象。
通过研究和应用这种现象，可以在各种领域中实现磁场控制下的尺寸和形状变化，从而为各种设备和系统的设计和制造提供新的可能性。
磁致伸缩系数
磁致伸缩系数1. 什么是磁致伸缩现象磁致伸缩是指材料在磁场作用下发生的形变现象。
具体来说，当一个磁场作用于铁磁性材料时，材料的尺寸会发生微小的变化，即在磁场方向上发生了伸缩。
这种现象是由材料的磁畴结构改变引起的。
2. 磁致伸缩系数的定义磁致伸缩系数是描述铁磁性材料磁致伸缩效应大小的物理量。
磁致伸缩系数以α表示，是指在单位磁感应强度变化下，材料的长度相对变化的比例。
通常用百分比或者ppm（百万分之一）来表示。
3. 磁致伸缩系数的计算方法磁致伸缩系数的计算方法如下：α = (ΔL / L0) × 10^6其中，ΔL是材料在磁场作用下的长度变化，L0是无磁场时材料的长度。
磁致伸缩系数的单位是ppm。
4. 影响磁致伸缩系数的因素磁致伸缩系数的大小受多种因素的影响，包括但不限于以下几点：4.1 材料的磁性质磁致伸缩系数与材料的磁性质有着密切的关系。
对于铁磁性材料来说，具有较高的铁磁性的材料往往有较大的磁致伸缩系数。
而对于顺磁性材料和抗磁性材料来说，磁致伸缩效应非常弱，几乎可以忽略不计。
4.2 外加磁场的强度磁致伸缩系数随着外加磁场的增强而增大，但是当磁场达到一定强度后，磁致伸缩系数将趋于稳定。
这是因为材料的磁化强度和磁化饱和度有一定的范围，在这个范围内，磁化强度的增加对磁致伸缩系数的影响较小。
4.3 温度温度对磁致伸缩系数也有一定的影响。
一般情况下，随着温度的升高，材料的磁致伸缩系数会减小。
这是因为温度的升高会破坏材料的磁畴结构，使得磁致伸缩效应减弱。
4.4 材料的晶体结构材料的晶体结构也是影响磁致伸缩系数的因素之一。
不同的晶体结构会对磁场的作用产生不同的响应，从而影响磁致伸缩系数的大小。
5. 应用领域磁致伸缩效应在许多领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：5.1 磁性材料的应用由于磁致伸缩系数与材料的磁性质有关，因此可以利用磁致伸缩效应来制备磁性材料。
这种材料可以应用于声音放大器、振动传感器等领域。
磁致伸缩传感器原理
磁致伸缩传感器原理
磁致伸缩传感器是一种常见的物理传感器，它利用磁致伸缩效应来测量物体的形变或位移。
其工作原理可以简单分为以下几个步骤：
1. 磁致伸缩材料：磁致伸缩传感器通常由磁致伸缩材料制成，如铁磁合金。
这种材料在外加磁场作用下会发生形变，即沿着磁场方向伸长或缩短。
2. 磁场感应：传感器会产生一个磁场，并将其施加到磁致伸缩材料上。
这个磁场可以由一个磁体或电磁铁产生。
3. 磁致伸缩效应：当施加磁场时，磁致伸缩材料会发生形变。
其沿着磁场方向伸长或缩短的程度与施加的磁场强度成正比。
4. 位移测量：通过测量磁致伸缩材料的形变，可以推导出物体的位移或形变。
这可以通过附加在磁致伸缩材料上的传感器来实现，如应变片、电阻片或感应线圈等。
5. 信号处理：传感器产生的位移信号通常是微弱的，需要经过放大、滤波和数字化等处理，以便进行进一步的分析和应用。
总的来说，磁致伸缩传感器利用施加磁场后磁致伸缩材料的形变来测量物体的位移或形变。
它具有高精度、高灵敏度和快速响应的特点，广泛应用于工业自动化、测量仪器、机器人和医疗设备等领域。
磁致伸缩位移传感器课件
目 录
• 磁致伸缩位移传感器概述 • 磁致伸缩位移传感器的组成与结构 • 磁致伸缩位移传感器的性能指标 • 磁致伸缩位移传感器的安装与调试 • 磁致伸缩位移传感器的使用与维护 • 磁致伸缩位移传感器的发展趋势与展望
01 磁致伸缩位移传感器概述
定义与工作原理
定义
磁致伸缩位移传感器是一种非接触式位移测量仪器，通过测量磁场变化来检测 物体的位移。
等方面的需求将增长。
医疗与健康领域
磁致伸缩位移传感器在医疗器械 、康复设备等领域的应用将逐渐 增多，助力医疗健康行业的技术
进步。
对未来发展的影响与价值
促进智能制造发展
磁致伸缩位移传感器作为智能制造的关键传感器之一，其技术创 新和应用拓展将推动智能制造产业的升级和发展。
提高生产效率和安全性
磁致伸缩位移传感器的高精度测量和智能化发展有助于提高生产过 程的自动化水平和安全性，减少人工干预和误差。
环境适应性
工作温度
是指传感器正常工作时所处的环境温 度范围。磁致伸缩位移传感器的温度 范围较宽，能够在较宽的温度范围内 正常工作。
抗干扰能力
是指传感器对周围环境的干扰因素的 抵抗能力。磁致伸缩位移传感器具有 较强的抗干扰能力，能够在较为复杂 的环境中正常工作。
04 磁致伸缩位移传感器的安 装与调试
安装注意事项
确保传感器安装位置无强烈震动和磁场干扰
磁致伸缩位移传感器对震动和磁场干扰敏感，因此应选择平稳、无磁场干扰的位置进行安 装。
正确连接电源和信号线
确保电源和信号线的连接牢固，避免出现接触不良或短路的情况。
调整安装支架高度
根据实际需要，调整安装支架的高度，以确保传感器与被测物体之间的距离合适。
磁致伸缩效
磁致伸缩效磁致伸缩效应是指在磁场作用下，材料发生形变的现象。
这一效应广泛应用于各个领域，如传感器、执行器、声音发生器等。
本文将介绍磁致伸缩效应的原理、应用以及未来发展方向。
磁致伸缩效应的原理是基于磁场对材料内部的磁畴结构的影响。
当外加磁场作用于材料时，材料内部的磁畴结构会发生变化，从而引起材料的形变。
这种形变主要有两种类型：磁致伸长效应和磁致收缩效应。
磁致伸长效应是指材料在磁场作用下沿磁场方向发生拉伸；磁致收缩效应则是指材料在磁场作用下沿磁场方向发生收缩。
磁致伸缩效应的应用非常广泛。
其中一个重要的应用是在传感器领域。
利用磁致伸缩效应，可以制造出高灵敏度的应变传感器。
当外力作用于传感器时，传感器的形变会引起磁场的变化，从而产生电信号。
通过测量这个电信号的变化，可以得到外力的大小和方向。
这种传感器广泛应用于工程结构监测、医疗诊断等领域。
另一个重要的应用是在执行器领域。
执行器是一种将电能转化为机械能的装置。
利用磁致伸缩效应，可以制造出高精度的执行器。
当电流通过执行器时，磁场作用于材料，引起形变，从而实现机械运动。
这种执行器广泛应用于精密仪器、自动化设备等领域。
除了传感器和执行器，磁致伸缩效应还可以应用于声音发生器。
声音发生器是一种能够产生声音的装置。
利用磁致伸缩效应，可以制造出高音质的声音发生器。
当电信号通过发生器时，磁场作用于材料，引起形变，从而产生声音。
这种声音发生器广泛应用于音响设备、通信设备等领域。
尽管磁致伸缩效应已经在很多领域得到了广泛应用，但是仍然存在一些挑战和待解决的问题。
首先，目前制造磁致伸缩材料的成本较高，限制了其在大规模应用中的推广。
其次，磁致伸缩材料的性能受温度的影响较大，高温环境下其效果会大大降低。
此外，磁致伸缩效应还存在一些未解决的基础科学问题，如材料的磁畴结构调控、磁场对材料的破坏等。
为了解决这些问题，研究人员正在进行一系列的研究工作。
一方面，他们致力于开发低成本、高性能的磁致伸缩材料，以促进其在各个领域的应用。
磁致伸缩微观原理
磁致伸缩微观原理
磁致伸缩（Magnetostriction）是指材料在磁场作用下发生微小的尺寸变化现象。
该原理是由法国科学家皮埃尔·居里发现的。
磁致伸缩微观原理可以通过以下步骤来解释：1. 在没有外部磁场作用下，材料的晶格结构是均匀和对称的。
2. 当外部磁场施加到材料上时，磁场与材料中的磁性原子相互作用，使得磁性原子的自旋和电子云发生微小的重新排列。
3. 这种重新排列导致了晶格结构的微小变形，并且导致了整个材料的线性尺寸发生变化。
4. 材料的尺寸变化与施加的磁场强度成正比，这种比例关系由材料的磁致伸缩常数决定。
磁致伸缩原理在实际应用中具有重要的意义。
例如，在磁致伸缩传感器中，通过测量材料尺寸的微小变化，可以间接地测量施加在传感器上的磁场强度。
此外，磁致伸缩材料还可以用于制造声学发电机、声学换能器等设备，利用磁场的变化来产生机械振动，实现能量转换。
磁致伸缩的原理
磁致伸缩的原理
磁致伸缩是指在磁场存在的情况下，某些材料会发生长度的变化。
磁致伸缩原理基于磁光效应和磁敏效应。
首先，磁光效应是指在磁场中，材料的光学性质会发生变化。
具体来说，材料的折射率会随着磁场的变化而发生改变。
这种改变可以通过测量光的传播速度或透过材料的光的强度来观察。
其次，磁敏效应是指在磁场中，材料的磁性质会发生变化。
其中磁敏压电效应是一个重要的机制。
磁敏压电效应是指在磁场中，某些材料会产生电荷极化，进而引起材料表面的电势差，从而产生应变。
基于以上两种效应，磁致伸缩的原理可以解释如下：当磁场施加在具有磁敏压电性质的材料上时，磁场会改变材料的磁性质，而在材料内部会形成一个磁场梯度。
随着磁场的变化，内部的磁场梯度也会发生变化。
这个磁场梯度的变化又会影响材料的折射率，从而导致光传播速度的变化。
由于光速是有限的，当光传播速度发生变化时，就会形成光学传播延迟。
根据电磁波的性质，电磁波的传播延迟和材料的长度变化成正比关系。
因此，当磁场发生变化时，材料的长度也会相应发生变化，即产生磁致伸缩效应。
总之，磁致伸缩的原理是通过磁光效应和磁敏效应，磁场改变材料的光学和磁性质，从而导致材料的长度发生变化。
这一原理在实际应用中可以用于制备磁致伸缩材料、研究电磁波传播特性等。
磁致伸缩原理
磁致伸缩原理
磁致伸缩原理指的是指材料在磁场作用下发生尺寸的变化。
根据这一原理，当某些材料被置于磁场中时，其尺寸会发生微小的变化，通常呈现出伸长或收缩的特征。
这种现象是由于材料内部的磁畴在磁场的作用下发生重新排列而引起的。
磁致伸缩现象是由背离完全反磁性或完全顺磁性的材料产生的。
当材料在磁场中处于铁磁态或亚铁磁态时，通过改变外部磁场的大小或方向，可使其发生一定程度的伸长或收缩。
这种变形可以是微观与宏观尺度上的，具体取决于材料的特性。
磁致伸缩的原理可通过磁畴的重新排列来解释。
当材料处于无外部磁场时，其磁畴通常是无序排列的。
然而，当外部磁场施加在材料上时，这些磁畴会重新排列，从而使材料的尺寸发生微小的改变。
这是由于磁畴重新排列所引起的磁畴壁的移动，进而导致材料产生伸长或收缩。
磁致伸缩原理有许多实际应用。
例如，磁致伸缩材料可以用于制造压电陶瓷材料，用于制造传感器和执行器等器件。
此外，磁致伸缩原理还可以应用于声音的产生和控制等领域。
通过利用材料在磁场中的伸缩特性，可以实现对声音的放大或消除。
总的来说，磁致伸缩原理是一种基于材料在磁场中发生尺寸变化的现象。
通过改变外部磁场，可以实现对材料的伸长或收缩。
这一原理在多个领域有广泛的应用，并为制造各种器件和实现声音的控制提供了新的可能性。
磁致伸缩工作原理
磁致伸缩工作原理磁致伸缩是一种利用磁场引起金属材料伸长或缩短的现象和技术。
它是利用磁化的材料在磁场作用下发生磁致伸缩效应的一种应用。
磁致伸缩广泛应用在各种磁致伸缩装置中，如磁致伸缩臂、磁致伸缩悬臂、磁致伸缩驱动器等。
磁致伸缩效应是指当一块铁磁材料处于磁场中时，材料的尺寸会发生变化。
一般而言，金属材料在磁场中会出现沿着磁场方向伸长或缩短的情况。
这种磁致伸缩效应是由于磁矩的改变引起的。
当金属材料处于磁化状态时，内部的磁矩会发生改变，从而导致材料的尺寸发生变化。
磁致伸缩的工作原理可以通过以下几个步骤来解释：1.磁化：在磁致伸缩装置中，金属材料首先被磁化。
这可以通过施加一个外部磁场来实现，或者通过通电产生磁场。
这个磁场会对金属材料的原子或电子产生作用，使其内部磁矩发生变化。
2.内部磁矩变化：在磁场的作用下，金属材料内部的磁矩会发生变化。
这种变化通常是通过磁矩的转动和重新排列来实现的。
这个过程与金属中的磁畴结构相关。
3.弹性变形：磁矩的变化会导致金属材料发生弹性变形。
这是由于磁矩改变引起了金属原子之间的相互作用。
这种变形可能导致金属材料沿磁场方向伸长或缩短。
因为磁矩的改变是可逆的，所以金属材料在去除磁场后会恢复到原来的尺寸。
4.力学工作：金属材料的伸长或缩短可以用来实现力学工作。
例如，在磁致伸缩臂中，材料的伸长或缩短可以用来实现机械臂的伸缩。
这种机械臂可以在需要时伸长或缩短，从而实现对物体的抓取或放置。
总的来说，磁致伸缩是利用磁场作用于金属材料时引起的磁致伸缩效应来实现的。
它的工作原理是通过磁矩的改变引起金属材料的弹性变形，从而实现力学工作。
磁致伸缩在许多领域中有广泛的应用，如机械工程、电子技术等。
磁致伸缩
所谓磁致伸缩是铁磁物质(磁性材料）由于磁化状态的改变，其尺寸在各方向发生变化。
磁致伸缩现象大家知道物质有热胀冷缩的现象。
除了加热外，磁场和电场也会导致物体尺寸的伸长或缩短。
铁磁性物质在外磁场作用下，其尺寸伸长（或缩短），去掉外磁场后，其又恢复原来的长度，这种现象称为磁致伸缩现象（或效应）。
另外有些物质（多数是金属氧化物）在电场作用下，其尺寸也伸长（或缩短），去掉外磁场后又恢复其原来的尺寸，这种现象称为电致伸缩现象。
磁致伸缩效应可用磁致伸缩系数（或应变）λ来描述，λ＝（lH—lo）／lo， lo为原来的长度，1 H为物质在外磁场作用下伸长（或缩短）后的长度。
一般铁磁性物质的λ很小，约百万分之一，通常用 p pm代表。
例如金属镍（Ni）的λ约40ppm。
磁致伸缩材料自从发现物质的磁致伸缩效应后，人们就一直想利用这一物理效应来制造有用的功能器件与设备。
为此人们研究和发展了一系列磁致伸缩材料，主要有三大类：即：磁致伸缩的金属与合金，如镍和金煤（Ni）基合金（Ni， Ni－Co 合金， Ni－Co－Cr合金）和铁基合金（如 F e－Ni合金， Fe－Al合金， Fe－ Co－V合金等）和铁氧体磁致伸缩材料，如 N i－Co和 Ni－Co－Cu铁氧体材料等。
这两种称为传统磁致伸缩材料，其λ值（在20—80ppm之间）过小，它们没有得到推广应用，后来人们发现了电致伸缩材料，如（ Pb， Zr，Ti）C03材料，（简称为 P ZT或称压电陶瓷材料），其电致伸缩系数比金属与合金的大约200~400ppm，它很快得到广泛应用；第三大类是近期发展的稀土金属间化合物磁致伸缩材料，例如以（ Tb，Dy）Fe 2化合物为基体的合金 Tbo0．3Dy0．7Fe1．95材料（下面简称 T b－Dy—Fe材料）的λ达到1500~2000ppm，比前两类材料的λ大1~2个数量级，因此称为稀土超磁致伸缩材料。
特点和传统超磁致伸缩材料及压电陶瓷材料（PZT）相比，稀土超磁致伸缩材料是佼佼者，它具有下列优点：磁致伸缩应变λ比纯 N i大50倍，比PZT材料大5—25倍，比纯 N i和 Ni－Co 合金高400~800倍，比PZT材料高14~30倍；磁致伸缩应变时产生的推力很大，直径约 l0mm 的 Tb－Dy－Fe的棒材，磁致伸缩时产生约200公斤的推力：能量转换效率（用机电耦合系数 K33表示）高达70％，而 Ni基合金仅有16％，PZT材料仅有40~60％；其弹性模量随磁场而变化，可调控；响应时间（由施加磁场到产生相应的应变λ所需的时间称响应时间）仅百万分之一秒，比人的思维还快；频率特性好，可在低频率（几十至1000赫兹）下工作，工作频带宽；稳定性好，可靠性高，其磁致伸缩性能不随时间而变化，无疲劳，无过热失效问题。
磁致伸缩原理
磁致伸缩原理磁致伸缩原理是一种重要的物理现象，它可以帮助我们了解磁性材料的特性以及如何利用它们。
它解释了磁体在受到磁场作用时会发生变形、伸缩的现象。
磁致伸缩是指在磁场中，由于磁材料本身的特性，将磁材料压缩或伸长的一种物理现象，也叫做磁材料的磁致伸缩（magnetostriction）。
磁致伸缩原理的基本机理是，在外加磁场作用下，一种特定的磁性材料的原子的排列结构改变了，产生了一种新的构型，这就是磁致伸缩效应。
这种改变使得磁性材料的原子排列结构发生变化，从而引起了磁材料的形变或伸长。
磁致伸缩效应可以被用于构建多种磁控装置，例如电磁铁、线圈、变压器、控制环等。
这类装置具有优良的磁学性能，可以用于控制电流的产生和消耗，可以有效的控制电器电压和电流，可以调节电动机的转速，可以控制电势和控制磁铁的摩擦，可以实现安全可靠的控制系统，这都是磁致伸缩效应的重要应用。
磁致伸缩效应在电子学、机械制造和医学等多个领域都具有重要的应用。
在电子学领域，磁致伸缩效应可以用来制作电感器，它们可以测量磁场的强弱及分布；用来制作特种电磁阀或电磁控制器，它们可以用于控制流体的传输；用来制作驱动磁致伸缩装置，它们可以调节机械设备的运行转速及动作。
体外电磁治疗就是根据磁致伸缩原理，通过外部磁场来调节人体器官组织内细胞的电场，从而达到治疗疾病的目的，它也是应用磁致伸缩原理的一种重要的例子。
磁致伸缩原理的另一个重要应用是有机磁性体（OM）的研究与开发。
OM是一种具有磁致伸缩特性的有机物质，它可以在外加磁场的情况下发生变形，并且具有良好的磁控制及热稳定性。
OM具有较高的铁磁效率，其磁致伸缩率高达2.5％，可以提供高负载能力，因此可以构建新型磁控装置，用于实现高精度的控制系统。
磁致伸缩原理对于磁性材料的研究和应用具有重要的意义。
它可以帮助我们理解磁场及磁材料的特性，为我们的技术发展提供重要的理论指导，为磁性材料的开发制造提供可靠的理论依据，也是技术进步和应用创新的重要保障。
磁致伸缩
常用形状记忆合金
形状记忆合金 镍-钛系 铜系
目前用量最大 优点：抗拉强度高、疲劳 强度高、耐蚀性好、密度 小、与人体有生物相容性 缺点：成本高、加工困难
缺点：功能不如镍-钛系 优点：成本低、加工容易
铁系
缺点：功能不如铜系 优点：具有价格竞争优势
（二）形状记忆聚合物
形状记忆聚合物不同于马氏体相变，而是基于高分子 材料中分子链的取向与分布的变化过程；
构成
成分：各种氧化物陶瓷。 典型的有：
SnO2、ZnO、 -Fe2O3、ZrO2、 α-Fe2O3、 TiO2等 几何形状：
薄膜型、厚膜型、多孔型
应用
SnO2气敏陶瓷： 用于氢、甲烷、丙烷、乙醇、丙酮、一氧化碳、
激光器
自1960年梅曼研制出第一台红宝石激光器以来，激光器的研制和应用有 了飞速发展，在工业、医疗、民用、国防等领域应用广泛。
激光器主要由三部分组成：激光工作物质、激励能源、光学共振腔。
1）工作物质是激光器的核心，只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光 器的工作物质。
2）激励能源（光泵） 作用是给工作物质以能量，即将原子由低能级激 发到高能级的外界能量。
常用热电偶材料
热电偶材料 铜-康铜
镍铬-镍铝 铂铑-铂 钨-铼 金铁
低温热电偶
适合温度范围 -200-400℃
适合温度范围 <1300℃
适合温度范围 <1350℃
短期可达1600 ℃
适合温度范围 <2500℃
短期可达2800 ℃
适合温度范围 -270-0℃
适合温度范围 -269-0℃
常用热电偶材料
T>Tg ， 可 逆 相软化，固定 相在回复应力 的作用下使制 品恢复到初始 形状
磁致伸缩原理
磁致伸缩原理磁致伸缩原理是指在外加磁场的作用下，材料的长度、体积或形状发生变化的现象。
这一原理在许多领域都有着重要的应用，例如在传感器、执行器、声音和振动控制等方面都有着广泛的应用。
磁致伸缩效应最早是在1842年由法国物理学家维尔斯特德发现的。
他观察到镍和铁在磁场中的长度会发生变化，这一现象被称为磁致伸缩效应。
后来人们发现，除了镍和铁之外，许多其他金属和合金也具有磁致伸缩效应。
这一效应的发现为后来的磁致伸缩材料的研究和应用奠定了基础。
磁致伸缩效应的原理是当材料处于外加磁场中时，磁矩会发生重新排列，从而导致材料的形变。
这种形变可以是长度的变化，也可以是体积的变化。
这一效应的大小取决于材料的磁性、形状和外加磁场的强度。
通常情况下，磁致伸缩效应在铁磁性材料中表现得最为显著。
磁致伸缩材料通常被用于制造执行器和传感器。
在执行器中，磁致伸缩材料可以被用来制造磁致伸缩马达和磁致伸缩阀。
这些设备利用磁场的作用来控制材料的形变，从而实现运动控制和能量转换。
在传感器中，磁致伸缩材料可以被用来制造磁致伸缩传感器，用于测量磁场的强度和方向。
这些传感器具有灵敏度高、响应速度快的特点，可以被广泛应用于工业自动化、航空航天和医疗诊断等领域。
除了在执行器和传感器中的应用，磁致伸缩材料还可以被用于声音和振动控制。
通过在振动系统中引入磁致伸缩材料，可以实现对振动的实时控制，从而达到减小噪音和提高系统稳定性的目的。
这一技术在汽车、航空航天和建筑工程等领域都有着重要的应用前景。
总的来说，磁致伸缩原理是一种重要的物理效应，具有广泛的应用前景。
通过对磁致伸缩材料的研究和开发，可以为执行器、传感器、声音和振动控制等领域的技术进步提供重要支持。
随着材料科学和物理学的不断发展，相信磁致伸缩材料的应用前景将会更加广阔。
第四章 第四节 磁致伸缩
体积磁致伸缩： 铁磁体被磁化时其体积大小的相对变化。
一、磁致伸缩现象与磁致伸缩系数
b、磁致伸缩效应与磁化过程有一定的联系
体积磁致伸缩只有在铁磁体技术磁化到饱和以后的顺磁过程才 能明显表示出来，因此，磁致伸缩的讨论将主要限于线磁致伸 缩（简称为磁致伸缩）。 磁致伸缩的逆效应是应变影响磁化——铁磁体的压磁现象。
第四节 磁致伸缩
本节主要内容 一、磁致伸缩现象与磁致伸缩系数 二、磁致伸缩来源 三、自发形变对磁晶各向异性能的影响（实际晶体） 四、磁致伸缩的计算
一、磁致伸缩现象与磁致伸缩系数 1、定义：铁磁晶体在外磁场中磁化时，其形状与体积发生变化， 这种现象叫磁致伸缩。 a、缩：沿磁场方向尺寸大小的相 对变化。
以交换积分A对u (=a/r0)的关系曲线即Slater－Betle曲线可以 说明：
二、磁致伸缩来源
铁磁体A~u曲线
a、当铁磁体A～u曲线处于横轴上方上升段时： 设球形晶体中，在Tc以上原子间距为a1，对应A1；降至Tc以下后， 原子间距为a2，对应A2，由图知A2 > A1，由：
Eex 2AS2 cosij
计算
3 2
[100]
12
12
2 2
2 2
3232
1 3
3[111] 121 2 232 3 313 1
证明（4-60）式：
0
2 5
[100]
3 5
[111]
提示：
1、利用
0
=
1
4
2
0 d 0 ad
2、由于实验中在磁化场方向测量
，故在多晶体的各晶粒中，
测量方向即磁化方向。所以，αi =βi;
磁致伸缩课件PPT
03 磁致伸缩材料的制备与加 工
粉末冶金法制备磁致伸缩材料
粉末冶金法是一种制备磁致伸缩材料 常用的方法，通过将铁磁性粉末与其 他合金元素混合，经过压制、烧结等 工艺制备出磁致伸缩材料。
粉末冶金法制备的磁致伸缩材料具有 较高的磁致伸缩性能和稳定性，适用 于大规模生产和应用。
熔炼法制备磁致伸缩材料
动态磁致伸缩性能对于评估磁致伸缩 材料的动态响应特性和应用潜力具有 重要意义。
热稳定性的测试与表征
热稳定性是指磁致伸缩材料在高温下的稳定性和可靠性，通常采用热分析法和高温测试等方法进行评 估。
热稳定性对于评估磁致伸缩材料的应用范围和寿命具有重要意义，也是磁致伸缩材料研究和开发的重 要方向之一。
05 磁致伸缩材料的应用实例
精密测量
磁致伸缩材料
利用磁致伸缩效应可以实现对微小形变、 磁场、振动等的精密测量。
在某些领域，如航空航天、医疗器械等， 需要高精度、高可靠性的材料，磁致伸缩 材料在这些领域具有广泛的应用前景。
02 磁致伸缩材料的种类与特 性
铁磁性金属的磁致伸缩
总结词
铁磁性金属如镍、钴、铁等具有显著的磁致伸缩效应，其伸缩量与磁场强度和 方向密切相关。
04 磁致伸缩材料的性能测试 与表征
磁致伸缩性能的测试
磁致伸缩性能是磁致伸缩材料的重要特性之一，通常采用动态或静态测试方法进行 测量。
动态测试方法包括振动样品磁强计（VSM）和扭摆法等，可以测量磁致伸缩系数和 磁致伸缩响应时间等参数。
静态测试方法包括拉伸测试和弯曲测试等，可以测量磁致伸缩应变和应力等参数。
熔炼法是将铁磁性材料与其他合金元素一起熔炼成液态，然后通过冷却、凝固等 工艺制备出磁致伸缩材料。
熔炼法制备的磁致伸缩材料具有较高的磁致伸缩性能和力学性能，但制备过程中 需要控制温度和冷却速度等参数，以确保材料的性能和质量。
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5 测量磁致伸缩系数 6 先后将样品平行和垂直放置于磁 场中，改变励磁电流，分别测出 λ∥和λ⊥数值。
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【实验数据及处理】
表1 磁场与磁致伸缩测量数据表
IM/A V1/V -V2/V V3/V -V4/V B/T H/A· -1 m λ∥/ppm λ⊥/ppm
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实验目的
1、了解磁致伸缩效应。 2、掌握静态磁致伸缩系数的测量方法。
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实验仪器
SDY2202静态应变仪 TH-H型霍耳效应组合实验仪一套 应变片 磁致伸缩样品等
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实验原理
1. 磁致伸缩效应 2. 静态磁致伸缩测量原理
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电磁学实验
静态磁致伸缩系数的 测量
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磁致伸缩材料广泛应用于传感器、致动 器等多种领域。 磁致伸缩系数是磁致伸缩材料最基本的 磁性参数之一。因此磁致伸缩系数的测 量对于磁致伸缩材料的研究和应用是至 关重要的。 磁致伸缩系数分为静态磁致伸缩系数和 动态磁致伸缩系数。本实验中测量材料 的静态磁致伸缩系数。
【实验内容与步骤】
1. 粘应变片 2. 连接线路 3. 测量磁场
利用霍尔效应实验仪测量磁场左边缘处磁感应强度 （方法详见《利用霍尔效应测量磁场实验》）。由于 该磁场为对称分布，我们认为右边缘处的磁场与左边 缘处磁场相同，因此将待测样品放置于与霍尔元件中 心对称的右边磁场位置。在许多场合，确定磁场效应 的量是磁场强度H，而不是磁感应强度B。真空中，当 磁场强度为(107/4π)A· -1时，相应的磁感应强度为1T。 m
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1.绘制磁致伸缩曲线（λ-H）
1000 800
(x10 )
-6Biblioteka 600 400 200 0 0 100 200 300 400 500
H ( kA/m )
图2 磁致伸缩随磁场变化的曲线 天津商业大学实验物理教研室