磁致伸縮型磁傳感器除了采用非晶材質伸縮材料外，還有利用待測物本身（例如鋼軸）的磁致伸縮效應和采用其它磁致伸縮材料制作的。本文介紹幾種這樣的磁傳感器，作為“磁性傳感器的現狀與未來”的第三部分。
1、磁頭型扭矩傳感器
1.1原理與結構
磁頭式扭矩傳感器的原理與螺線管式扭矩傳感器基本相同，不同之處是利用鋼軸本身的磁致伸縮效應和利用裝有U型磁芯的檢測線圈（磁頭）進行檢測。當磁鋼軸收到扭矩作用時，在與軸向成±45°方向呈現各向異性，其差與所受扭矩成正比。利用兩磁頭和兩電阻構成的橋路，可非接觸式地（磁芯端面距軸表面約1mm）檢測這一差值，也就測出了扭矩。
這種方式因利用鋼軸本身的逆磁致伸縮效應，所以，一般來說，應力-磁性轉換效率不高；而且由于軸圓周方向的不均勻性，必然引起零點和靈敏度隨軸轉動而變化。因此，精度（尤其是瞬間扭矩應答性）等方面不如螺線管式的好。如果能改進這些性能，適用性還是很大的。
上述圓周方向的不均勻性有：1）磁性的不均勻性，他引起的零點變動稱為固有變動；2）伴隨軸轉動的軸-磁頭間隙的變動，他引起的零點變動稱為外因性變動除去。
1.2性能的改進
1）靈敏度對空隙變化的自補償
檢測磁頭與軸表面間的空隙變大時靈敏度下降。但是，在磁頭（包括軸）品質因數大于10時，用電路可進行自補償，在橋路中LC諧振產生正弦波電流，靈敏度成正比，滿足共振條件時電流。因此，如果預先將驅動頻率定的高些，當空隙變大時，滿足共振條件，靈敏度就得到了補償。
2）用正交震動法降低磁滯
軸表面的90°疇壁的釘扎，使輸出具有磁滯現象。如果降低這種釘扎效應，就可降低磁滯。長野等人提出疊加振幅較大的交淹磁場可驅動90°疇壁。他是用另外兩個磁頭（其兩極連線方向與檢測磁頭兩極連線方向互相正交）產生正交的交流磁場來振動90°疇壁。
對于φ25.4mm的S45C碳鋼軸，實驗數據表明，當勵磁電流為10kHz、100mA，正交震動場電流為1kHz、800mA時，曲線磁致基本消失，而且靈敏度和輸出電壓大幅度的增大。
3）涂覆均勻的磁致伸縮層
由于鋼軸磁性的不均勻性，使磁頭式轉矩傳感器的旋轉對稱性差。為了改進這一缺點，可在軸表面用電鍍和等離子噴涂法涂覆磁性均勻的磁致伸縮層。例如，對φ12mm的S45C鋼軸噴涂300μm厚的Ni層，瞬間扭矩的檢測精度由原來的±16%/全刻度（全刻度為20Nm）變?yōu)?plusmn;4%/全刻度，有了大的改進。如果將檢測磁頭設置在軸的兩側進行平均化，精度可改進到1.3%/全刻度。
4）勵磁場效果
增大勵磁場有利于提高靈敏度和線性，周向輸出偏移減小。因為這時磁化狀態(tài)主要由勵磁場決定，磁致伸縮只起次要作用。磁化過程除壁移外，還有轉動過程，疇壁釘扎幾率減小。在勵磁頻率為20kHz，勵磁電流為400mA時，靈敏度為0.37mV/Nm，磁致為0.3%，周相輸出偏移為0.9%全刻度。
2、磁各向異性應力傳感器
磁各項異性應力傳感器是根據在磁體上加應力時，由于磁致伸縮逆效應形成的磁各向異性來檢測應力大小和方向的應力傳感器。他能非接觸式測的檢測磁鐵內部一定深度的應力，適用于鋼鐵構件。鋼軌等的應力檢測。例如鋼軌焊接和熱脹冷縮引起的應力分布。
2.1原理和結構
它由2個U型坡莫合金磁芯勾陳，其中一個是勵磁磁芯，其兩極面四E1、E2；另一個是檢測磁芯，兩極面是D1/D2.E1~E2連線和D1-D2連線互相垂直。磁芯極面與被測體之間有一定的空隙。在兩磁芯的腿部繞上勵磁線圈和檢測線圈。
2.2磁滯問題
在樣品未經退磁時，輸出電壓應力特性曲線出線磁致現象，而且改變勵磁電流和勵磁頻率均不能改善磁致。要消除磁致，必須采用交流退磁法；在樣品反面安裝退磁用的電磁鐵，退磁磁通的流向與應力方向垂直。用民用電源通過調壓器加上為50V的交流電壓，在10秒鐘內將交流電壓從50V將為零。
3 線爆噴涂膜轉矩傳感器(7)
在采用非晶磁致伸縮材料傲的轉矩傳感器中．非品薄帶用牯接劑粘貼在軸的外周表面， 由轉矩產生的剪切應力通過粘接劑傳遞給非晶薄帶．因此傳感器的可靠性取決于牯接劑的附著力。近年，對在惡劣環(huán)境下也能使用的傳感器的需求日益迫?。@樣的傳感器不用粘接劑。因此需要開發(fā)一種附著力強的高磁致伸縮膜，線爆噴涂膜就是其中之一，它利用對基板的投錨效應可獲得高粘附力，可達26kg／mm ．
3．1線爆賾涂膜的制作
線爆噴潦法采用通常的高壓充放電裝置．基本電路 充電電容器電容20F．充電電壓30k~。待噴涂的線材接于兩接點之間，在放電所產生的脈沖大電流下瞬間熔化，其內部氣化為爆發(fā)氣體． 以1 000m／s的速度使線材外周的熔化部分變?yōu)?數p,m的微粒，以霧狀噴涂在基板上．由于
這種高速高溫微粒的投錨效應，在基板和膜之間形成數 m的擴散固溶層．具有強的牯附力。
為了得到牯附力強的膜，又要有較高的效率，需要調整單位體積線材的投入能量．使線材的氣化部分和變成微粒的部分有一適當的比例。對于Fe、Ni線材而言，噴涂條件為：線徑r=0．6m121．線長?一30mm，放電能量5．8kJ(充電電壓24kV)．線材與基板闊距I2171m。
5．2線爆噴涂膜轉矩傳感器
由于這種制膜方法基板幾乎不受熱影響，因此可用通常的乙烯樹脂膠帶作掩模在軸上用此膠t廿形成斜條形掩模后，軸與線材垂直放置．將軸每次轉過45。，從8個方向反復噴涂8次就可到得斜條形膜。若要形成合金膜，可將組成元素交替噴涂 噴涂后進行熱處理， 真空度為0．1Pa， Ni膜500℃ ×3h，Ni-Fe膜l O0 0℃ ×lh．
利用這種斜條形膜構成雙磁芯多諧振蕩器橋路(MVB，就可制成轉矩傳感器。該膜的電感困轉矩。而變化，使電橋不平衡而產生輸出電壓 ?？色@得沒有磁滯，線性良好的 —a特性 當電源電壓E。=7．5V時，NiyFe膜和Ni膜制作的傳感器的靈敏度分別是1 l mV／／,g·112和5．5mV／kg·m．只有用非晶薄帶的。徂由于 —d特性的線性很好，可進行充分的電補償。
4 巨磁致伸縮傳動器(8)
4．1巨磁致伸縮材料
巨磁致伸縮材料還應具備其它的特點：I)選擇不同的材料， 可得到正負磁致伸縮：2)居里點高，磁致伸縮量的溫度特性可調：3)可低電壓驅動(低磁場下可獲得太的磁致伸縮)；4)^～／-／曲線磁滯小，可調整；5)答速度快；6)臨界頻率(渦流急增時的頻率)可用小直徑棒或疊層化來提高；7)可進行非接觸式驅動。
4、2巨磁致伸縮傳動器
巨磁致伸縮材料主要用于傳動器。前面所講的大部分磁致律縮型傳感器都是利用磁致伸縮逆效應。而傳動器則是利用在預壓縮應力下的磁致伸縮(正)效應，即在磁場下長度的伸縮。一般說來，：飽和磁致伸縮系數^s隨預匪縮應力增犬而增大，而且在某一磁場區(qū)域內^~H曲線直線上升，這個線性區(qū)就是工作醫(yī)。調節(jié)預壓縮應力和偏磁場可找出佳工作狀態(tài)， 一般分剮為1 25k~f／cm。和I6kA／m。
典型的磁致伸縮傳動器的結構如圖4所示。中心的磁致伸縮材料( 6)(S0mm)的下端用夾具固定，上端通過伸縮傳遞軸和彈簧給磁致伸縮材料加上預壓縮應力。磁致伸縮材料的周圍是產生驅動場的線圈和冷卻線圈用的銅水管。偏場用的永磁體設置在稍離磁致伸縮材料兩端的地方。外嗣是磁軛(碳鋼)它與永磁體、磁致伸縮材料一起構成封閉磁路，以防漏磁。伸縮傳遞軸等其它零件均是非磁性不銹鋼制成。
在驅動場(伸縮量)一定的情況下，傳動器可用作開關式傳動器；當驅動場可調時，可用作定位用傳動器；當驅動場為正弦波磁場時，可激勵振蕩，用于音響和勵振器。
4．5巨磁致伸縮傳動器在微型機虢中的應用
巨磁致伸縮傳動器的主要元件是磁致伸縮材料、線圈和磁軛。材料的小型化可提高頻率特性，其臨界頻率fc=2p／~ D。，D是直徑，。當D從10ram降為Il~lgl時， ，c從0．7kHZ增至6．8kHz?，F在可達到的最小尺寸是：圓柱 1 x 5mm：長方柱0．5xI x5ram；圓筒 6X 4X 5mm。線圈尺寸最小為 1．0X1．5mm (有繞線架)和 0 8X 0．5 XI．3mm(無繞線架)。但是，另一方面，小型化也會產生驅動場(電流)變小和伸縮量變小的問題。因此，有時僅將磁致伸縮材料小型化，同時還在研究將材料薄膜化、一疊層化。檢查非磁性管道的微型機械正在研制中，它能在 6mm阿管道中以0．5mm／s的速度移動。另外，掃描隧道顯微鏡用的精密定位傳動器已接近實用水平。
