防伪检测系统 【技术领域】
本发明涉及防伪领域， 尤其涉及一种防伪检测系统。背景技术 目前纸张防伪技术主要有水印、 安全线、 激光全息、 荧光涂饰、 防伪纤维、 磁性油墨 等技术， 在这些纸张防伪技术当中， 采用非晶态合金的防盗防伪标签得到了广泛应用， 这是 由于非晶态合金具有巴克豪森效应， 以及在交变磁场的激励下能够产生丰富的高次谐波的 效应， 这两种效应可能实现优良的防盗防伪功能。
现有技术中对采用非晶态合金的防盗防伪标签进行防伪检测的方案如图 1 所示， 可以看出防伪标签中含有多根不同矫顽力的非晶丝材， 其中的非晶丝材 2a、 2b、 2c、 2d 按照 矫顽力的由小至大的顺序， 依次平行且按固定间隔的排列分布在防伪标签 1 中。在检测时， 防伪标签 1 由传送系统按照矫顽力小的非晶丝材先进入、 矫顽力大的非晶丝材后进入的方 式送至检测区域。 在交变磁场的激励下， 防伪标签在不同的磁场下感生出多个脉冲信号， 形
成一个磁场强度的脉冲序列 (Ha、 Hb、 Hc、 Hd)， 根据该脉冲序列间隔的比率来判断标签的真 伪。 此外利用这种方式， 通过调整非晶丝材的根数以及材料矫顽力的大小， 在实现防伪功能 的同时， 还实现了对标签的简单编码。
但这种防伪检测技术存在着以下的缺点 ：
1、 防伪标签必须以特定的方向进入检测区域， 以使得非晶丝材依次按照矫顽力从 小到大的顺序被激励， 如果矫顽力大的非晶丝材先进入检测区域， 而矫顽力小的非晶丝材 后进入， 则可能会导致激励顺序错乱， 造成误报。
2、 由于判断标签真伪的依据是脉冲序列间隔的比率， 那么如果防伪标签出现皱 褶， 使得非晶丝材之间的间隔发生变化， 则会导致感生的脉冲序列间隔发生改变， 从而造成 误报。 发明内容
本发明的目的是提出一种防伪检测系统， 能够避免现有技术中防伪标签必须以特 定方向进入检测区域导致的误报， 且降低因防伪材料不规范导致的误报情况。
为实现上述目的， 本发明提供了一种防伪检测系统， 包括 ：
激励磁场发生装置， 用于产生激励磁场 ；
感测信号提取装置， 用于在将防伪材料置入所述激励磁场时， 提取所述防伪材料 中的非晶合金细长材料在所述激励磁场中感生出的感生电压信号， 其中所述非晶合金细长 材料的长度方向与所述激励磁场方向一致 ；
防伪信号判断装置， 用于判断所述感生电压信号的衰减方式是否符合预设要求， 是则确定所述防伪材料为真防伪材料， 否则确定所述防伪材料为假防伪材料。
在上述技术方案中， 所述激励磁场发生装置至少包括信号发生器和激励线圈， 所 述信号发生器的输出端与激励线圈相连， 其中所述信号发生器至少包括 ：信号产生电路， 用于产生防伪检测所需频率的信号 ；
滤波器， 用于对所述信号进行工频段干扰的滤除 ；
放大电路， 用于对滤除干扰后的所述信号进行信号放大， 并输出放大后的信号。
优选的， 所述激励线圈为亥姆赫兹线圈或螺线管。
进一步的， 所述感测信号提取装置至少包括感测线圈和信号提取电路， 所述感测 线圈设于所述激励线圈的中空部分， 且所述感测线圈的轴线与所述激励磁场的方向平行， 所述信号提取电路与所述感测线圈的输出端相连， 其中所述信号提取电路至少包括 ：
信号接收机， 与所述感测线圈阻抗匹配， 接收感生出的感生电压信号 ；
滤波器， 用于对所述感生电压信号进行滤波 ；
放大器， 用于对滤波后的感生电压信号进行放大 ；
模数转换器， 用于对放大后的感生电压信号进行模数转换， 获得转换后的数字信 号。
优选的， 所述感测线圈为串连反接的两个线圈。
进一步的， 所述防伪信号判断装置至少包括 ：
数据存储模块， 用于对从所述感测信号提取装置输出的一组感生电压信号进行存 储， 所述一组感生电压信号包括多个周期的感生电压信号 ；
衰减方式匹配模块， 用于判断所述一组感生电压信号的峰值绝对值是否符合沿时 间增加的方向非依次递减的要求， 是则确定所述防伪材料为真防伪材料， 否则确定所述防 伪材料为假防伪材料。
进一步的， 所述防伪信号判断装置还包括信号初识别模块， 用于预先对从所述感 测信号提取装置输出的本周期的感生电压信号进行防伪材料的识别， 如果识别结果为防伪 材料， 那么输出所述本周期的感生电压信号到所述数据存储模块， 否则继续采集下一周期 的感生电压信号。
进一步的， 所述防伪信号判断装置还包括 ：
防伪编码匹配模块， 用于提取所述感生电压信号中的前 n 个峰值位置和峰值幅 值， n 为正整数， 并将所述前 n 个峰值位置和峰值幅值与预设的防伪编码表进行匹配编码， 判断该编码是否符合预设的防伪编码， 其中所述防伪编码表由多组峰值位置和峰值幅值进 行划分， 如果符合， 则确定所述防伪材料为真防伪材料， 否则确定所述防伪材料为假防伪材 料。
优选的， 所述防伪编码匹配模块还进一步包括 ：
归一化模块， 用于在将所述前 n 个峰值位置和峰值幅值与预设的防伪编码表进行 匹配编码之前， 还包括对所述前 n 个峰值位置和 / 或峰值幅值进行归一化的操作。
进一步的， 防伪检测系统还包括报警装置， 与所述防伪信号判断装置相连， 用于当 确定所述防伪材料为假防伪材料时， 启动报警操作。
基于上述技术方案， 本发明以非晶合金感生出的电压信号的衰减情况作为防伪材 料真伪的判断依据， 这既不要求防伪材料中非晶合金细长材料有特定顺序， 也避免了在对 防伪材料进行防伪检测时， 褶皱或者倾斜等带来的误报问题。附图说明 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本申请的一部分， 本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。在附图中 ：
图 1 为现有技术中对采用非晶态合金的防盗防伪标签进行防伪检测的方案示意图。
图 2a-2c 为本发明防伪材料的结构示意图。
图 3 为本发明防伪检测系统的一实施例的结构示意图。
图 4 为本发明的防伪检测系统实施例中的各部件的空间关系示意图。
图 5 为本发明防伪检测系统实施例所采用的防伪检测方法的流程示意图。
图 6 为本发明防伪检测系统实施例所采用的防伪检测方法对具有单一矫顽力的 非晶合金细长材料的一防伪材料进行检测所产生的衰减信号示意图。
图 7 为本发明防伪检测系统实施例所采用的防伪检测方法对具有单一矫顽力的 非晶合金细长材料的另一防伪材料进行检测所产生的衰减信号示意图。
图 8 为本发明防伪检测系统实施例所采用的防伪检测方法对具有不同矫顽力的 非晶合金细长材料的一防伪材料进行检测所产生的衰减信号示意图。
图 9 为本发明防伪检测系统实施例所采用的防伪检测方法对具有不同矫顽力的 非晶合金细长材料的另一防伪材料进行检测所产生的衰减信号示意图。
图 10 为本发明防伪检测系统实施例所采用的防伪检测方法对具有不同矫顽力的 非晶合金细长材料的再一防伪材料进行检测所产生的衰减信号示意图。
图 11 为本发明防伪检测系统实施例所采用的防伪检测方法对具有不同矫顽力的 非晶合金细长材料的又一防伪材料进行检测所产生的衰减信号示意图。
图 12 为本发明防伪检测系统实施例的信号发生器的结构示意图。
图 13 为本发明防伪检测系统实施例的信号提取电路的结构示意图。
图 14 为本发明防伪编码表的一种实例的示意图。
图 15 为本发明防伪检测系统实施例所采用的防伪检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例， 对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
首先介绍一下本发明所采用的防伪材料， 如图 2a-2c 所示， 为本发明防伪材料的 结构示意图。防伪材料由两部分构成， 分别是防伪材料的基片 4 和非晶合金细长材料 3。非 晶合金细长材料 3 可以贴附在基片 4 的表面， 也可以嵌入在基片 4 内。非晶合金细长材料 3 通常至少有两根， 在本实施例给出了三根的例子， 实际使用中还可以设置更多。
非晶合金细长材料 3 被平行布置在基片 4 上， 非晶合金细长材料 3 之间可以有间 隔， 或者无间隔， 或者有间隔和无间隔混合。其间隔可以为等间距， 也可以是非等间距。
在防伪材料上的这些非晶合金细长材料 3 中， 至少有两根具有不同的矫顽力。由 于防伪检测的原理不同， 因此这些非晶合金细长材料 3 的排列顺序不必按矫顽力大小的顺 序排列。
非晶合金可以采用正磁致伸缩材料， 也可以采用近零磁致伸缩材料。非晶合金细 长材料可以为非晶带材、 非晶丝材或玻璃包覆非晶丝。 其中优选玻璃包覆非晶丝， 与非晶带 材、 非晶丝材相比， 其尺寸小、 隐蔽性好。本发明提供了针对上述防伪材料的防伪检测系统， 如图 3 所示， 为本发明防伪检 测系统的一实施例的结构示意图。 本实施例的防伪检测系统包括 ： 激励磁场发生装置、 感测 信号提取装置和防伪信号判断装置， 其中激励磁场发生装置用于产生激励磁场。感测信号 提取装置用于在将防伪材料置入激励磁场时， 提取防伪材料中的非晶合金细长材料在激励 磁场中感生出的感生电压信号， 其中非晶合金细长材料的长度方向与激励磁场方向一致。 防伪信号判断装置用于判断感生电压信号的衰减方式是否符合预设要求， 是则确定防伪材 料为真防伪材料， 否则确定防伪材料为假防伪材料。
激励磁场发生装置至少可以包括信号发生器 6 和激励线圈 5， 信号发生器 6 的输 出端与激励线圈 5 相连， 图 12 示出了一种信号发生器 6 的构成实例， 信号发生器 6 至少包 括： 信号产生电路 61， 用于产生防伪检测所需频率的信号 ； 滤波器 62， 用于对所述信号进行 工频段干扰的滤除 ； 放大电路 63， 用于对滤除干扰后的所述信号进行信号放大， 并输出放 大后的信号。
信号发生器 6 可以由微控制器芯片进行控制来发出防伪检测所需频率的信号 ( 例 如正弦波信号、 方波、 三角波等 )， 然后利用滤波器 62 进行工频段的干扰 ( 例如通过带通滤 波器滤除低频和高频干扰， 或者利用低通滤波器滤除高频干扰等 )， 再通过放大电路 63( 例 如电压放大和 / 或功率放大电路等 ) 对信号进行放大， 并输出到激励线圈 5。 感测信号提取装置至少包括感测线圈 7 和信号提取电路 8， 感测线圈 7 设于激励线 圈 5 的中空部分， 且感测线圈 7 的轴线与激励磁场的方向平行， 信号提取电路 8 与感测线圈 7 的输出端相连。防伪检测系统的各部件的空间关系具体可参见图 4。其中激励线圈 5 可 以选用亥姆赫兹线圈或螺线管 ( 参见图 4) 等。感测线圈 7 可以选用图 4 中的串连反接的 两个线圈。
信号提取电路 8 至少包括 ： 信号接收机 81， 与感测线圈 7 阻抗匹配， 接收感生出的 感生电压信号 ； 滤波器 82， 用于对所述感生电压信号进行滤波 ； 放大器 83， 用于对滤波后的 感生电压信号进行放大 ； 模数转换器 84， 用于对放大后的感生电压信号进行模数转换， 获 得转换后的数字信号。
基于上述系统实施例所采用的防伪检测流程参见图 5 所示。该流程包括 ：
步骤 101、 将前述的防伪材料置入激励磁场， 如图 4 所示， 防伪材料中的非晶合金 细长材料的长度方向与激励磁场的方向一致， 并提取所述非晶合金细长材料在所述激励磁 场中感生出的感生电压信号 ；
步骤 102、 判断所述感生电压信号的衰减方式是否符合预设要求， 是则执行步骤 103， 否则执行步骤 104 ；
步骤 103、 确定所述防伪材料为真防伪材料 ；
步骤 104、 确定所述防伪材料为假防伪材料。
这里的判断感生电压信号的衰减方式是否符合预设要求的操作具体是判断感生 电压信号的峰值绝对值是否符合沿时间增加的方向非依次递减的要求， 也就是根据是否出 现 “反常衰减” 现象作为判断防伪检测的依据。
下面通过一系列对比试验来对本发明的防伪检测原理进行说明。如图 6 所示， 为 采用本发明防伪检测方法对具有单一矫顽力的非晶合金细长材料进行检测所产生的衰减 信号示意图。在本次对比试验中， 激励磁场为 1KHz 交变磁场， 在防伪材料表面上的多根非
晶合金细长材料均具有单一矫顽力， 矫顽力大小为 0.8Oe。在将防伪材料置入激励磁场中 后， 由图 6 的感生电压信号曲线可见， 出现了多个震荡的峰值绝对值， 并随着时间增加的方 向依次递减。
图 7 也采用的是单一矫顽力的多根非晶合金细长材料， 其矫顽力大小为 1Oe， 可以 看出， 图 7 中的峰值绝对值也遵循着随时间增加的方向依次递减的规律。与图 6 相比， 峰值 绝对值出现的时间和幅值不同， 这是由材料特性决定的， 在本实施例中， 主要是矫顽力大小 的因素。 可以看出， 采用单一矫顽力的非晶合金细长材料时， 感生出的电压信号的峰值绝对 值按时间增加的方向依次减小的趋势是相同的。
接下来， 使用前面描述的本发明的防伪材料进行试验， 本发明的防伪材料中至少 有两根非晶合金细长材料， 非晶合金细长材料中至少有两根具有不同的矫顽力。如图 8 所 示， 为采用本发明防伪检测方法对具有不同矫顽力的非晶合金细长材料进行检测所产生的 衰减信号示意图。在本例中存在两种矫顽力的非晶合金细长材料， 一种为 0.7Oe， 一个为 1Oe， 其所感生出的电压信号的趋势与前面图 6 和图 7 明显不同， 出现了 “反常衰减” 的现象。 图 8 中前 1-5 个峰值电压依次为 2.5V、 -0.7V、 2V、 -1V、 0.7V， 可以看出第二个峰值绝对值明 显低于第三个峰值绝对值。这种 “反常衰减” 现象是含有不同矫顽力的非晶合金细长材料 的防伪材料所特有的， 可以作为辨别真伪的依据。 图 9 给出了矫顽力大小分别为 0.7Oe 和 1.2Oe 的防伪材料的感生电压信号曲线， 可以看出前 1-5 个峰值电压依次为 1.8V、 -0.7V、 0.9V、 -0.1V、 0.5V。其中第二个峰值绝对 值低于第三个峰值绝对值， 且第四个峰值绝对值低于第五个峰值绝对值。也就是说， 图9的 试验中出现了 “反常衰减” 现象。
图 10 给出了矫顽力大小分别为 1Oe 和 1.2Oe 的防伪材料的感生电压信号曲线， 可 以看出前 1-5 个峰值电压依次为 2.4V、 -1V、 1.2V、 -0.7V、 0.5V。其中第二个峰值绝对值低 于第三个峰值绝对值。图 9 的试验中出现了 “反常衰减” 现象， 而且图 10 与前两个试验的 附图相比， 出现峰值的时间和峰值的幅值也明显不同。
图 11 采用了与图 8 相同的矫顽力， 即一种为 0.7Oe， 一种为 1Oe， 区别在于矫顽力 为 1Oe 的非晶合金细长材料的尺寸不同， 以优选的玻璃包覆非晶丝为例， 图 11 中矫顽力 大小为 1Oe 的玻璃包覆非晶丝的金属芯直径为 16 微米， 玻璃层厚度为 4 微米， 不同于图 8 中的 23 微米的金属芯， 6 微米的玻璃层厚度。其所感生的电压信号前 1-5 个峰值分别为 2.5V、 -1.3V、 1.3V、 -0.6V、 0.5V， 其中第二个峰值绝对值等于第三个峰值绝对值， 仍然是未 沿时间增加的方向非依次递减， 即出现了 “反常衰减” 现象。
对比图 8 和图 11， 可以看出虽然都出现了 “反常衰减” 现象， 防伪材料感生出的电 压信号的衰减形式、 幅值、 峰值位置是由防伪材料中含有的非晶合金细长材料的物理性能 决定的， 如果将不同物理性能的非晶合金细长材料添加入防伪材料中， 则可以调节感生信 号的衰减形式、 幅值、 峰值位置等参数， 从而实现防伪材料的编码。
从前面的几个试验可以看出， 采用本发明的防伪检测方法， 是对感生信号的衰减 方式进行判断， 因此对防伪材料的进入检测区域的方向以及对防伪材料上的非晶合金细长 材料的排列方式 ( 有否间隔， 是否均等间隔等 ) 均没有特别的要求， 即使防伪材料在与激励 磁场有一定的倾角的情况下进入， 其在幅值、 峰值位置等参数上可能会出现变化， 但其衰减 方式仍然符合 “反常衰减” 的现象。
下面再对防伪检测系统实施例中的防伪信号判断装置 9 进行具体的说明。防伪信 号判断装置至少可以包括 ： 数据存储模块和衰减方式匹配模块。其中数据存储模块用于对 从所述感测信号提取装置输出的一组感生电压信号进行存储， 所述一组感生电压信号包括 多个周期的感生电压信号。 衰减方式匹配模块用于判断所述一组感生电压信号的峰值绝对 值是否符合沿时间增加的方向非依次递减的要求， 是则确定所述防伪材料为真防伪材料， 否则确定所述防伪材料为假防伪材料。
考虑到有时接收到的感测信号并非防伪材料的信号， 而是一些干扰信号， 这可能 会影响防伪检测的效率和准确性， 因此在另一个系统实施例中， 还可以增加信号初识别模 块， 能够预先对从所述感测信号提取装置输出的本周期的感生电压信号进行防伪材料的识 别， 如果识别结果为防伪材料， 那么输出所述本周期的感生电压信号到所述数据存储模块， 否则继续采集下一周期的感生电压信号。
对于防伪材料在进入线圈时， 如果防伪材料存在褶皱或者倾斜进入， 则可能带来 一定的误报问题。基于这一问题， 本发明在另一系统实施例中， 在防伪信号判断装置 9 中加 入了防伪编码匹配模块， 该模块所执行的功能参见图 15， 即在检测到感生电压衰减方式符 合要求之后， 所执行的步骤 105-108 ：
步骤 105、 提取所述感生电压信号中的前 n 个峰值位置和峰值幅值， n 为正整数 ；
步骤 106、 将所述前 n 个峰值位置和峰值幅值与预设的防伪编码表进行匹配编码 ；
步骤 107、 判断该编码是否符合预设的防伪编码， 其中所述防伪编码表由多组峰值 位置和峰值幅值进行划分， 如果符合， 则执行步骤 108， 否则执行步骤 104， 确定防伪材料为 假防伪材料 ；
步骤 108、 确定所述防伪材料为真防伪材料。
下面举例进行说明， 将本发明的防伪材料置入激励磁场后， 使用前五个峰值作为 判断依据， 其时间和幅值依次为 (8μs， 2.5V)、 (11μs， -0.7V)、 (14μs， 2V)、 (17μs， -1V)、 (20μs， 0.7V)。防伪检测系统可以预先存储一份防伪编码表和判断用的防伪编码， 该防伪 编码表可以由多组峰值位置和峰值幅值进行划分， 当获得上述的时间和幅值后， 将上述各 组与防伪编码表进行匹配， 获得被检测的防伪材料的编码， 如果该防伪材料的编码与预设 的防伪编码相符合， 则可以确定为真防伪材料。
此外， 在将所述前 n 个峰值位置和峰值幅值与预设的防伪编码表进行匹配编码之 前， 还可以在防伪编码匹配模块加入归一化模块， 来对所述前 n 个峰值位置和 / 或峰值幅值 进行归一化的操作。也就是说， 采用峰值位置和 / 或峰值幅值的比率进行编码， 由于比率可 以不受非晶合金细长材料与激励磁场之间夹角的影响， 因此这种归一化的处理可以避免进 入激励磁场的方向变化产生出的电压幅值的变化， 而导致误报的发生。
还以刚才的例子进行说明， 感生出的前五组数据 (8μs， 2.5V)、 (11μs， -0.7V)、 (14μs， 2V)、 (17μs， -1V)、 (20μs， 0.7V) 经过对电压幅值的归一化， 得到电压比率依次为 1、 0.28、 0.8、 0.4、 0.28。按照峰值位置和峰值幅值 ( 本实施例指的是峰值幅值的比率 ) 将 坐标空间划分为不同的区域， 每个区域与特定的峰值位置和峰值幅值相对应， 并可以标注 对应的编号。如图 14 所示， 编号为 11 的区间范围为 (2.5μs， 7.5μs]， (0.1， 0.3]， 编号 12 的区间范围为 (2.5μs， 7.5μs]， (0.3， 0.5]， 编号 21 的区间范围为 (7.5μs， 12.5μs]， (0.1， 0.3]， 以此类推。在本实施例中， 假设预设的防伪编码为 (25、 21、 34、 32、 41)， 即图 14 中标为 3A 的 点， 如果检测出的编码为 (25、 21、 34、 32、 41)， 与预设的防伪编码相同， 则可以确定为真的编 码材料， 如果检测出的编码 (35、 32、 42、 51、 51)， 即图 14 中标为 3C 的点， 则可以确定为假的 编码材料。
上述实施例既不要求防伪材料中非晶合金细长材料有特定顺序， 也避免了在对防 伪材料进行防伪检测时， 褶皱或者倾斜等带来的误报问题。
在上述各项实施例中， 还可以进一步增加报警装置， 报警装置可以与防伪信号判 断装置 9 相连， 当确定所述防伪材料为假防伪材料时， 可以启动报警装置进行报警， 报警装 置可以采用蜂鸣器、 LED 等方式。
最后应当说明的是 ： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制 ； 尽 管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明， 所属领域的普通技术人员应当理解 ： 依然 可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换 ； 而不脱离本发 明技术方案的精神， 其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。