[发明专利]一种基于隧道磁电阻传感器的安全门

说明书

本发明涉及一种基于隧道磁电阻传感器的安全门，包括隧道磁电阻传感器阵列、信号采集装置、位置分析装置、显示板、存储单元和外壳；隧道磁电阻传感器阵列包括至少两个隧道磁电阻传感器，隧道磁电阻传感器均设置在外壳内，并沿着垂直于地面的方向等间距平行排列，隧道磁电阻传感器两侧对称设置有聚磁材料，聚磁材料的形状为渐变型，隧道磁电阻传感器敏感方向为平行于地平面并且垂直于被检测对象通过路径的方向；信号采集装置包括依次连接的信号采集卡、电压运算放大器和低通滤波器，本发明中的新型安全门，具有灵敏度高，探测距离远，效率高，适合用于机场、展会、文化节等人群聚集的公共场所。

技术领域

本发明涉及安全门，具体涉及一种基于隧道磁电阻传感器的安全门，属于安全检测领域。

背景技术

随着现代物质文明的发展，公共场所尤其是人口密度大、潜在安全冲突大的地方，如机场、车站、展会、文化节、音乐会等对于社会安全方面的监察需求不断提升。因此，在安全隐患潜伏大的场所使用安全门是非常重要的。但是在很多情况下，很难找到效率高、可靠度高、快速反应的安全门，因此需要新型可以准确定位并且提高检测速率和效率的安全门。有许多新式的安全门检测方法，比如微波、毫米波、太赫兹探测等。此类传感器虽然可以对目标物实现较准确的探测，但是存在一定的局限性。如毫米波和太赫兹探测会穿透衣物，对被探测者的隐私有侵犯；太赫兹探测设备的造价昂贵；它们都需要固定的检测空间，检测速度也比较慢。

随着薄膜技术和材料科学的不断发展，基于各种物理效应的高性能固态磁传感器逐渐进入产业化和商用阶段。基于半导体镀膜工艺和封装工艺的飞速发展，磁阻传感器也不断在技术上推陈出新，包括霍尔(Hall)元件，各向异性磁电阻(AnisotropicMagnetoresistance,AMR)、巨磁电阻(Giant Magnetoresistance,GMR)和隧道磁电阻(Tunnel MagnetoResistance，TMR)传感器。相比于其他磁阻传感器，TMR磁传感器具有更好的温度稳定性，更高的灵敏度，更低的功耗，更低的本底噪音、更好的线性度、不需要额外的Set/Reset线圈结构。从传感器的可集成性、磁场测量类型和工作带宽来讲，磁阻传感器尤其是TMR代表了当前矢量磁传感器的发展方向。

隧道磁电阻(Tunnel MagnetoResistance，TMR)传感器是近年来开始工业应用的新一代磁电阻效应传感器。隧穿现象基于量子的波动性，束缚在某个区域的粒子能隧穿一个能量势垒进入另一个能量区域。出现明显隧穿效应需要同时具备两个基本条件：势垒一边有填充态，而势垒另一边同样能级位置处存在未填充态；另一个条件是势垒层的厚度必须很薄，通常为1nm左右。由两层铁磁薄膜材料和中间势垒绝缘层组成的三明治结构称为磁隧道结。当改变两个铁磁层的磁矩方向时，磁隧道结的隧穿电阻将发生改变，这种现象被称为TMR效应。在无外加电压时，势垒层上下两电极的费米面相等，故没有隧穿效应；加上偏置电压后，上下两极的费米面将发生相对位移。若两层磁化方向互相平行，则在一个磁性层中，多数自旋子带的电子将进入另一磁性层中多数自旋子带的空态，少数自旋子带的电子也将进入另一磁性层中少数自旋子带的空态，总的隧穿电流较大；若两磁性层的磁化方向反平行，情况则刚好相反，即在一个磁性层中，多数自旋子带的电子将进入另一磁性层中少数自旋子带的空态,而少数自旋子带的电子也将进入另一磁性层中多数自旋子带的空态,这种状态的隧穿电流比较小。因此,隧穿电阻随着两铁磁层磁化方向的改变而变化，磁化矢量平行时的电阻低于反平行时的电阻。通过施加外部磁场可以改变两铁磁层的磁化方向，从而使得隧穿电阻发生变化，引起TMR效应的出现。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种灵敏度高，探测距离远，效率高，适合用于机场、展会、文化节等人群聚集的公共场所的基于隧道磁电阻(TMR)传感器的安全门。