技术领域
[0001] 本
发明属于声检测领域，涉及一种珠宝与首饰声共振谱仿伪方法，具体涉及一种声共振谱法测量珠宝与首饰的共振
频谱以及检测
鉴别与鉴定方法。
背景技术
[0002] 由于存在巨大的利益空间，存在大批仿冒、残次的珠宝与首饰流入市场，亟需无损、快速、准确、便携的珠宝与首饰测量分析和防伪鉴别技术。
[0003] 目前主要的珠宝与首饰检测鉴定技术有：
X射线衍射、
电子探针、红外吸收
光谱、拉曼光谱、扫描电镜等分析技术。X射线衍射技术可以确定玉石的种类，区别晶质和非晶质的
宝石材料是一种有效的手段，但是由于存在
放射性，使用条件与应用场景受到限制。电子探针、红外吸收光谱、拉曼光谱、扫描电镜这些技术都能够对样品进行微观尺度的成分分析，可以鉴别真假宝石及人造宝石，但是缺乏对珠宝与首饰的宏观特性的检测，更无法用于珠宝与首饰的探伤；
[0004] 近年来，声共振谱技术由于其无损、无
辐射的特性，关于其的相关研究与临床应用受到广泛关注。当
声波在被测试件内传播时，当声波
频率和试件的固有频率相等时，会在被测试件内引起共振，此时声
信号的频率就对应了试件的固有频率，称为共振频率。利用声谱的共振频率检测试件的固有频率和其相关共振特性，从而对试件进行检验的方法被称为声共振法，当试件中所测量的共振频率在20kHz以上时处于超声频段内，又常被称为超声共振谱法。
[0005] 声共振频谱中的谱峰，以及谱峰宽度(常用品质因数Q加以描述)都反应了被测物品的物理性质，不同材料，形状，大小，结构的物品的共振频谱都有很大的不同，因此可作为珠宝与首饰真伪以及是否损坏的鉴别与鉴定方法。
发明内容
[0006] 为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：
[0007] 本发明提出的一种珠宝与首饰声共振谱防伪与鉴别方法，用于珠宝与首饰的测量分析和防伪鉴别，其特征在于，包括以下步骤：
[0008] 步骤S1，搭建包含声发射/接收
探头、
放大器、
频谱分析仪和计算机的声共振谱测量系统，调节频谱分析仪的频谱扫描范围，使频谱带宽包含被测珠宝与首饰的共振频率，设置频谱分析仪的扫频
采样点数和数据采样
精度；
[0009] 步骤S2，采用声发射/接收探头产生声振动，激发被测珠宝与首饰的共振，并接收共振的声信号，然后对声信号采用放大器进行放大，接着对放大后的声信号采用频谱分析仪扫频测量，从而获得被测珠宝与首饰的共振频谱；
[0010] 步骤S3，提取共振频谱中被测珠宝与首饰的声共谱峰所对应的共振频率，然后分析各个共振谱峰处的谱线宽度，从而获得所对应的品质因数；
[0011] 步骤S4，将分析获得的共振谱线、共振频率以及品质因数与
数据库中存储的标准数据比对并获得差异从而根据获得的差异，对所述被测珠宝与首饰进行所述防伪鉴别。
[0012] 本发明提出的珠宝与首饰声共振谱防伪方法，还可以具有这样的技术特征，其中，声发射/接收探头是分立的单个或多个探头，每一个探头均可用做发射振动激励与接收振动信号。
[0013] 本发明提出的珠宝与首饰声共振谱防伪方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述频谱包含0Hz以上所有样品内机械振动引发的共振频率，设置的频谱带宽选用包含所测试样的共振峰。
[0014] 本发明提出的珠宝与首饰声共振谱防伪方法，还可以具有这样的技术特征，其中，被测珠宝与首饰包括材质为金属、
合金、
骨料、牙、贝壳、珍珠、琥珀、化石、
矿石、塑料、玻璃、宝石、木料的固体材料，以及以上多种固体材料组合、镶嵌而成的珠宝与首饰。
[0015] 本发明提出的珠宝与首饰声共振谱防伪方法，还可以具有这样的技术特征，步骤S2具体包括如下步骤：
[0016] 利用声振动激发被测珠宝与首饰自由共振，进行一次或者多次扫频测量，获得被测珠宝与首饰的共振频谱。
[0017] 多次测量被测珠宝与首饰同一测量
位置与
角度时，以及改变被测珠宝与首饰摆放位置与角度时，所获得的多组幅度
相位不同的共振谱线。
[0018] 本发明提出的珠宝与首饰声共振谱防伪方法，还可以具有这样的技术特征，步骤S3具体包括如下步骤：
[0019] 提取被测珠宝与首饰的声共谱峰所对应的共振频率为[f1,f2,…fn]，分析计算得到共振谱峰处的谱线宽度所对应的品质因数[Q1,Q2,…Qn]：
[0020]
[0021] 其中，BW0.7表示振幅强度下降到峰值的 时的频谱带宽。
[0022] 本发明提出的珠宝与首饰声共振谱防伪方法，还可以具有这样的技术特征，步骤S4具体包括如下步骤：
[0023] 将分析获得的品质因数与标准共振谱线数据比对，根据共振谱峰的个数、谱峰中心频率的偏移量以及各个谱峰品质因数的变化，分析被测珠宝与首饰的共振谱线、共振频率以及品质因数等参数，与数据库中的标准数据是否一致，或分析被测珠宝与首饰的共振参数，包括共振谱线、共振频率以及品质因数，与给定标准件通过测量或理论计算得到的共振参数信息是否一致。
[0024] 若一致，则判断被测珠宝与首饰为正品且没有损坏。
[0025] 若不一致，则判断被测珠宝与首饰有损坏或者为赝品。
[0026] 本发明提出的珠宝与首饰声共振谱防伪方法，还可以具有这样的技术特征，其中，当所述被测珠宝与首饰的所述共振参数与给定标准件通过测量或理论计算得到的所述共振参数信息不一致时：
[0027] 若共振谱峰出现偏移、谱峰缺失或新的共振谱峰，则判断被测珠宝与首饰有形变或者有裂隙损坏。
[0028] 若共振谱峰与真品数据存在显著差异，则判断被测珠宝与首饰为不同材质或形状的赝品。
[0029] 发明作用与效果
[0030] 根据本发明的珠宝与首饰声共振谱仿伪方法，提供了一种针对珠宝与首饰仿伪的声共振谱测量、分析与鉴别方法，克服了现有珠宝检测方法中检测准确率低，操作复杂，设备昂贵等缺点，涉及珠宝与首饰原品鉴别方法，用于解决珠宝与首饰保存、运输、交易、退换货等过程中的原品快速鉴定以及防止损伤与调包等的困难。
附图说明
[0032] 图2是本发明
实施例中测量样品1和样品2的共振谱线，其中实线是样品1的共振谱线，虚线是样品2的共振谱线；
[0033] 图3是本发明实施例中测量样品2的两次共振谱线，其中实线为第一次测量的共振谱线，虚线为第二次测量的共振谱线；
[0034] 图4是本发明实施例中测量样品3和样品4的共振谱线，其中实线是样品3的共振谱线，虚线是样品4的共振谱线；
[0035] 图5是本发明实施例中测量样品4的两次共振谱线，其中实线为第一次测量的共振谱线，虚线为第二次测量的共振谱线；
[0036] 图6是本发明实施例中样品1和样品3组合在一起后两次测量的共振谱线，其中实线为第一次测量的共振谱线，虚线为第二次测量的共振谱线；
[0037] 图7是本发明实施例中测量样品1的共振谱线和样品1与样品3组合在一起后的共振谱线，其中实线是样品1的测量的共振谱线，虚线是样品1与样品3粘合在一起后的测量的共振谱线；
[0038] 图8是本发明实施例中样品2
变形前后的共振谱线，其中实线是变形前的共振谱线，虚线是变形后的共振谱线。
具体实施方式
[0039] 以下结合附图和具体实例来说明本发明的具体实施方式。
[0040] 图1是本发明的操作流程图。
[0041] 如图1所示，本实施例提供了一种珠宝与首饰声共振谱防伪方法，具体包括如下步骤：
[0042] 步骤S1，搭建包含声发射/接收探头、放大器、频谱分析仪和计算机的声共振谱测量系统，调节频谱分析仪的频谱扫描范围，使频谱带宽包含被测珠宝与首饰的一个或多个频率，设置频谱分析仪的扫频采样点数与数据采样精度。
[0043] 本实施例测量共振频谱时，设置频谱分析仪的采样点数均为6401，横轴为频率，纵轴为强度归一化后的分贝表示形式。
[0044] 步骤S2，采用声发射/接收探头产生声振动，激发被测珠宝与首饰共振，并接收共振的声信号，然后对声信号采用放大器进行放大，接着对放大后的声信号采用频谱分析仪扫频测量，从而获得被测珠宝与首饰的共振频谱。
[0045] 多次测量包括同一测量位置或者改变样品摆放位置与角度时，所获得的多组幅度相位不同的共振谱线。
[0046] 步骤S3，提取被测珠宝与首饰的声共谱峰所对应的共振频率，然后分析各个共振谱峰处的谱线宽度，从而获得所对应的品质因数Q。
[0047] 提取被测珠宝与首饰的声共谱峰所对应的共振频率为[f1,f2,…fn]，分析计算得到共振谱峰处的谱线宽度所对应的品质因数[Q1,Q2,…Qn]：
[0048]
[0049] 其中，BW0.7表示振幅强度下降到峰值的 时的频谱带宽。
[0050] 步骤S4，将分析获得的共振谱线、共振频率以及品质因数与标准数据比对并获得差异，进一步根据比对获得的差异，判断被测珠宝与首饰是否损坏或是否为赝品。
[0051] 若一致，则判断被测珠宝与首饰为正品且没有损坏；
[0052] 若不一致，则判断被测珠宝与首饰有损坏或者为赝品；
[0053] 若共振谱峰有偏移或者有谱峰缺失或出现新的共振谱峰，则判断被测珠宝与首饰有形变或者有裂隙损坏；
[0054] 若共振谱峰与真品数据存在显著差异，则判断被测珠宝与首饰为不同材质或形状的赝品。
[0055] 本实施例一共测量编号为1～4的4件样品，其中：
[0056] 样品1为直径7mm，
质量为480mg，中空的球形
银珠；
[0057] 样品2为直径7mm，质量为483mg，中空的球形银珠；
[0058] 样品3为直径6mm，质量为323mg，中空的球形玛瑙珠；
[0059] 样品4为直径6mm，质量为321mg，中空的球形玛瑙珠。
[0060] 图2是本发明实施例中测量样品1和样品2的共振谱线，其中实线是样品1的共振谱线，虚线是样品2的共振谱线。
[0061] 如图2所示，频谱范围为20kHz～200kHz，样品1与样品2为形状相同的银珠饰品，但生产中也存在个体误差，从频谱上看，样品1与样品2的谱峰位置基本重合。
[0062] 表1是图2中样品1与样品2在60kHz～200kHz的频带范围内的前20个共振频率的对比。
[0063] 经比较，对材料相同，形状相同的两个银珠样品1和样品2，在60kHz～200kHz的频带范围内前20个共振频率的平均相对误差为0.327％，其中相对误差E的计算公式为：
[0064]
[0065] 其中f1和f2表示测量与参考的两个共振频率。
[0066]
[0067]
[0068] 表1
[0069] 图3是本发明实施例中测量样品2的两次共振谱线，其中实线为第一次测量的共振谱线，虚线为第二次测量的共振谱线。
[0070] 如图3所示，
频率范围为20kHz～200kHz，从频谱上看，样品2两次测量的频谱的共振谱峰位置基本重合。
[0071] 表2是图3中样品2的两次测量结果在60kHz～200kHz的频带范围内的前20个共振频率的比对。
[0072] 经比较，对同一样品，改变摆放角度前后两次测量所得的结果，在60kHz～200kHz的频带范围内前20个共振频率的平均相对误差为0.087％，可认定为系同一样品。
[0073]
[0074] 表2
[0075] 图4是本发明实施例中测量样品3和样品4的共振谱线，其中实线是样品3的共振谱线，虚线是样品4的共振谱线。
[0076] 如图4所示，频率范围为1kHz～1000kHz，从频谱上看，样品3与样品4的谱峰位置基本重合。
[0077] 表3是图4中样品3与样品4的在1kHz～1000kHz的频带范围内的前20个共振频率的对比。
[0078] 经比较，材料相同，形状相同的两个玛瑙珠样品3和样品4，在1kHz～1000kHz的频带范围内前20个共振频率的平均相对误差为1.763％，可鉴别为非同一样品。
[0079]
[0080] 表3
[0081] 图5是本发明实施例中测量样品4的两次共振谱线，其中实线为第一次测量的共振谱线，虚线为第二次测量的共振谱线。
[0082] 如图5所示，频率范围为1kHz～1000kHz，从频谱上看，样品4两次测量的频谱的共振谱峰位置基本重合。
[0083] 表4是图5中样品4的两次测量结果在1kHz～1000kHz的频带范围内的前20个共振频率的比对。
[0084] 经比较，对同一样品，改变摆放角度前后，两次测量所得的结果，在1kHz～1000kHz的频带范围内前20个共振频率的平均相对误差为0.405％，可认定为系同一样品。
[0085]
[0086] 表4
[0087] 图6是本发明实施例中样品1和样品3粘合在一起后两次测量的共振谱线，其中实线为第一次测量的共振谱线，虚线为第二次测量的共振谱线。
[0088] 如图6所示，频率范围为40kHz～200kHz，从频谱上看，样品1和样品3粘合在一起后两次测量的频谱的共振谱峰位置基本重合。
[0089] 表5是图6中样品1和样品3粘在一起的组合样品，经过改变测量角度前后，所得的两次测量结果在60kHz～200kHz的频带范围内的前20个共振频率的比对。
[0090] 经比较，样品1和样品3粘合所成的组合样品经过改变摆放角度后的两次测量结果，在60kHz～200kHz的频带范围内前20个共振频率的平均相对误差为0.118％，可以认定为系同一样品。
[0091]
[0092] 表5
[0093] 图7是本发明实施例中测量样品1的共振谱线和样品1与样品3粘合在一起后的共振谱线的比较，其中实线是样品1测量得到的共振谱线，虚线是样品1与样品3粘合在一起后测量得到的共振谱线。
[0094] 如图7所示，频率范围为60kHz～200kHz，将样品1与样品3粘起来之后，样品1的各个共振频率在粘合样品中出现共振
频率偏移，每个共振频率具体偏移量的大小不同，未发现共振频率缺失。
[0095] 表6为图7中样品1和样品1与样品3粘合在一起的组合样品在60kHz～200kHz的频带范围内的前20个共振频率对比。
[0096] 由于粘合样品中的共振频率相对于单一样品的共振频率会有部分偏移，表中列举出了每对共振频率的偏移量的大小，并做了平均，求得平均
频率偏差为4.066kHz，平均相对频偏为3.95％，可见样品1与样品3粘合后，其共振频率发生偏移。
[0097]
[0098]
[0099] 表6
[0100] 图8是本发明实施例中样品2变形前后的共振谱线，其中实线是变形前的共振谱线，虚线是变形后的共振谱线。
[0101] 如图8所示，频率范围为20kHz～200kHz，从频谱上看，样品2变形前后的共振谱线有显著变化，共振谱峰位置有明显差异。
[0102] 表7是图8中样品2被压扁前后的两次测量结果在20kHz～200kHz的频带范围内的前20个共振频率的比对。
[0103] 经比较，在20kHz～200kHz的频带范围内的前20个共振频率的平均相对误差为14.774％，误差较大，可见样品的形变改变了其原来的共振频率。
[0104]
[0105]
[0106] 表7
[0107] 实施例作用与效果
[0108] 根据本实施例提供的珠宝与首饰声共振谱仿伪方法，在实施例中对两件银珠样品，两件玛瑙珠样品以及银珠和玛瑙珠样品的粘合样品，进行多次声共振谱测量与分析。该方法用于解决珠宝与首饰保存、运输、交易、退换货等过程中的原品快速鉴定以及防止损伤与调包等困难，克服了现有珠宝检测方法中检测准确率低，操作复杂，设备昂贵等缺点。
[0109] 以上实施例仅用于说明本发明提供的珠宝与首饰声共振谱仿伪方法的实施方式及分析结果，但本发明并不仅仅限定于在上述实施例中进行，对于其他类型的珠宝与首饰，本发明提供的方法也同样有效。
