一、前言
位移测量（包括液面测量在内）在测量技术中可称是最基本的测量项目。因为是基本的，所以有许多测量技术，包括差动变压器，电位差计，阻抗式位移计，电容式位移计，液而计等各种方法，至今还在各个领域广泛使用。这些经典的测量方法的共同之处是，把位移转换为成比例的电信号。例如差动变压器的情形是电压，电位差计是电阻的物理量，它们是通过简单测量可获得的量。但是，如果要高精度地测量，其中蕴含难解决的信号。
众所周知，现在可以高精度测量的物理量是时间。本文将介绍以时间为参数测量位移的新技术。
二、磁致伸缩现象
磁致伸缩是在强磁性金属，如铁、镍或铁系非晶形金属产生的现象。置于磁场中的这些金属内部的磁化强度发生变化，与此相应地产生±5～30×10-8左右的尺寸变化，即产生磁致伸缩现象。
上图示出应用磁致伸缩的位移计的工作原理图。图中的磁致伸缩线不管什么强磁金属均可。如果这个磁致伸缩线上外加箭头A所示的脉冲电流，在整个磁致伸缩线长度方向瞬间地产生圆周方向的磁场。另外，通过沿着磁致伸缩线移动的磁铁，仅在磁致伸缩线的那部分产生轴向磁场，被合成为图中用虚线表示的倾斜磁场。这个倾斜磁场使磁致伸缩线在那个方向发生畸变，另外，畸变仅在外加电流脉冲的瞬间发生，所以变为弹性波在磁致伸缩线上传导。
下图示出以横轴为时间，纵轴为电信号的波形图。上面是电流脉冲，下面是安装在磁致伸缩线一端的应变检测器显示的信号。
作为最简单的测量方法是测量从外加电流脉冲的时刻起到弹性波（超声波）到达的时刻止的时间T就可。弹性波的传播速度为
V=√G/P（1）
式中C为磁致伸缩线的剪切弹性模量，p是磁致伸缩线的密度。假设应变检测器到磁铁的距离为1.则可由（2）式中时间T求出距离
I=T*V=T*√G/P（2）
三、磁致伸缩位移传感器
（GYTL型）位移传感器由传感器部分与控制器构成，两者之间用同轴电缆连接，可以长距离传输。
标准型的位移传感器性能如下
线性：满刻度的0.05%以下
分辨率：满刻度的±0.01%以下
温度特性：传感器部分为±50ppmFS/℃；控制器为±50ppmFS/℃。
1.线性
磁致伸缩位移传感器的诸性能中第一个被讨论的是线性。由于磁致伸缩位移传感器在原理上具有优越性，所以标准的可获得满刻度的±0.05%以下的高线性。再者，根据测量位移的行程还有可能达到满刻度的±0.01%以下。
2.分辨率
如上所述，由于测量与位移成比例的时间，如果无视响应性，分辨率可能变得无限小。即通过统计的处理能提高分辨率。例如在1000mm的测量行程，分辨率在10μm以下（满刻度的0.01%），这样的分辨率按古典的绝对方式是不可能的。
3.温度特性
在磁致伸缩位移传感器中，比起线性和分辨率来，温度特性容易被人遗忘。理想的是，即使环境温度变化也能进行正确测量。在磁致伸缩型位移计，弹性波的传播速度没有因温度而变化、理论上能够得到温度系数为0的性能。
弹性波的传播速度的温度系数可能通过磁致仲缩线的金属组织和热处理等获得理想的特性，并且与其它类型的位移计相比，补偿容易。但是，构成磁致伸缩型位移计电路产生的温度漂移不可能等于零。如上所述，标准的为±50ppmFS/℃。下面将介绍一种多磁铁法，具有把实际上温度系数变为Q的特征。
下图示出了多磁铁法的信号图。上方如图2所示一样，显示给予磁致伸缩线的电流脉冲，下方是在磁致伸缩线一端检测的弹性波信号：图中弹性波信号1由被固定在位移计始端附近的多磁铁产生的信号，弹性波信号2是为了检测位移通过移动磁铁产生的信号。在多磁铁法变成测量弹性波信号1和2之间的时间T。
通过这种做法，被固定的磁铁（表示基准位置的磁铁）与检测位移的磁铁间的距离可仅由弹性波的传播速度V=√G/p表示，不受周围电路温度漂移的影响。下图示出用多磁铁法的实验结果。如图所示，温度系数是19.6ppmFS/℃。需要指出，为了容易进行实验，把两个磁铁固定在传感器部分的不锈钢导管上。即图4的数据还包括不锈钢的热膨胀（17.3ppmFS/℃）。所以，作为实际位移计的温度系数推定不过是2.3PPmFS/℃。
四、结语
以上简单介绍了磁致伸缩位移传感器的部分特点。与原来的位移计相比，除了高精度外，还有
（1）容易任意确定测量行程的长度；
（2）不一定限于直线位移，也可以测量具有曲率的位移；
（3）传感器部分消耗电流小，使安全防爆设计容易；
（4）由于是以时间为参数的位移测量法，可以更好地计算机配合；
（5）因为是以时间为参数、所以容易使长距离传输成为可能。
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