材料表面畴壁跳跃信号检测原理

铁磁材料具有许许多多小的磁畴结构，它们由畴壁分割开来。材料在外磁场作用下磁化时，磁畴壁发生位移或磁畴转动，使畴壁两边磁畴的磁化方向趋向外磁场方向的畴扩大，反向磁化的畴缩小，材料呈现磁化状态。材料经初始磁化阶段后，进一步磁化过程，畴壁位移须克服材料内部存在的不均匀应力、杂质、空穴等因素造成的多个势能垒，因而为非连续的、跳跃式的不可逆运动，表现在图5.4-1所示的磁化曲线和磁滞回线最陡区域为阶梯式跳跃性的变化，垂直段表示跳跃大小，水平段为两次跳跃等待的时间。磁畴和畴壁的这种不连续跳跃，称为巴克豪森跳跃。

图5.4-1 巴克豪森跳跃和磁噪声

若将一导体线圈置于材料表面，并对材料施一交变磁化场，则材料畴壁的不可逆跳跃将在线圈内感应一系列电压脉冲信号，放大后通过扩音器可听到沙沙的噪声。这一现象首先是德国物理学家巴克豪森（Barkhausen）于1919年发现的，故称巴克豪森效应，相应磁噪声称磁巴克豪森噪声，简称MBN。

磁畴的不可逆运动，除了产生磁噪声，同时还激发出一种称为磁声发射（MAE）的弹性波，它可通过压电晶体传感器加以接收。

图5.4-2为同时接受MBN和MAE的示意图。(www.xing528.com)

图5.4-2 MBN和MAE信号的接收

依畴壁两边磁畴磁化方向所形成的角度，可分为180°畴壁和90°畴壁。180°畴壁两边畴的磁化方向相反。对MBN来说，180°畴壁的不可逆跳跃产生的磁通变化最大，MBN信号也最强，而90°畴壁的不可逆跳跃和磁畴转动产生较弱的MBN信号。

如图5.4-1所示，在磁滞回线矫顽力附近，磁畴壁的不可逆跳跃强烈，相应MBN信号也强。在饱和磁化场区域，随磁场变化，产生的MBN信号趋于饱和。