磁巴克豪森噪声（Magnetic Barkhausen noise,MBN）技术作为一种磁性无损检测手段,在针对铁磁性材料的残余应力变化和微观结构改变上具有独特优势,因此该技术常用于铁磁性材料的应力评估、疲劳损伤和蠕变等检测中。传感器作为MBN检测技术的实际载体,其结构优化具有重大的意义。目前,MBN技术对铁磁性构件中的应力评估存在三大问题:首先,传统的单级缠绕U型磁轭结构（U单结构）难以满足日益复杂的应用场景;其次,对MBN信号的规律研究局限于传感器中心位置,对励磁区域不同位置的信号分布尚不明确;最后,目前的单向励磁MBN传感器检测效率较低,在快速呈现应力分布图像和解析主应力方面存在不足。针对这些,本文开展了如下研究:（1）针对日益复杂的应用环境,本文研究归纳了U单结构、双极缠绕U型磁轭结构（U双结构）、双极缠绕柱形磁极结构（柱形结构）和双极缠绕柱形搭接磁极结构（柱搭结构）4种典型结构,并对它们的饱和电压、稳定性、激发频率、稳态幅值等励磁特性进行了研究。此外,探究了励磁频率对励磁特性的影响。结果表明,U双结构在相同励磁情况下具有最佳励磁特性,而随着励磁频率的提高,励磁结构的饱和电压和稳态幅值随之增大。（2）在励磁结构优化的基础上,突破此前对MBN信号分布研究仅限某点的局限,详细研究4种典型结构在平面试件表面产生的MBN信号分布规律,并探究了激励电压对其分布的影响。结果表明,磁轭两足之间存在MBN信号均匀分布的区域,但励磁结构和电压都对该均匀区域具体分布产生影响;此外,讨论了不同扫查方式对MBN信号分布规律及成像效果的影响。（3）最后,联系实际针对铁磁性构件应力扫查成像及解析主应力大小方向效率较低的问题。结合前期研究,研究设计可同时测量三个方向应力的六足励磁结构传感器。并且采用MBN-RMS值表征应力水平,通过实验对比证明六足励磁结构传感器可快速且准确的确定信号最大值及其对应方向,且其励磁对放置角度变化对测量结果基本无影响。本文基于MBN信号对铁磁性材料应力及结构变化敏感的特点,结合目前应力评估中遇到的一些实际问题,对当前的传感器进行了研究和优化。为后续研发新型传感器、提高应力分布扫查成像和关键应力测量效率提供了技术指导及研究方向。