CN104599392A - 一种鉴别收藏币真伪的仪器和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鉴别收藏币真伪的仪器和方法，仪器包括函数信号发生器、超声换能器、声音传感器、信号放大器、A/D转换器、微处理器和显示器，其中所述函数信号发生器将产生的信号加载到超声换能器上，待测收藏币置于超声换能器上，声音传感器采集由待测收藏币振动而产生的噪声信号，信号放大器将该噪声信号放大，A/D转换器对放大后的噪声信号进行模数转换，并将其转换获得的数字信号输入微处理器，微处理器对获得的信号进行处理，分析出待测收藏币的固有频率，然后将获得的结果输入显示器显示。本发明原理简单，实现方法简单，准确度高。

Description

一种鉴别收藏币真伪的仪器和方法

技术领域

本发明属于硬币鉴别和识别领域，具体是一种鉴别收藏币真伪的仪器和方法。

背景技术

随着社会经济的迅猛发展，人们的收入在不断提高，有闲散资金的富裕人群也不断增加。同时，由于黄金投资品种的不断多样化，对金银币收藏投资感兴趣的人也越来越多。金银纪念币具有发行量小、材质贵重，有一定投资价值等特点，从而成为人们对资产进行保值、增值的一种非常有效的选择。恰逢金银币市场水涨船高之时，一些投机商和不法分子却借机肆意模仿、伪造相关产品，并大张旗鼓的在市场上销售。对收藏币的鉴别显得尤为重要。

现有的收藏币的鉴别方法主要通过称量重量、测量其尺寸、观察其成色、观察其图样花纹进行鉴别。对于精仿的收藏币，其重量、尺寸、花样与真币基本相同，通过肉眼难以分辨，鉴别难度很大，对鉴别者的经验有很高的要求。对于经验尚浅的收藏者，缺少自动化程度较高的设备予以鉴别。现有鉴别流通硬币的设备和方法，通过涡流检测法、光学法、图像识别的方法鉴别，并未被采用到收藏币的鉴别上。且其实现均较复杂，成本较高，检出正确率不太理想。

物体的维度决定了其固有频率的多少，其固有频率大小取值只取决于物体的材质、硬度、质量、外形尺寸等，而与初始条件和外加激励无关。利用此原理，在装置中利用受迫振动源使样品产生振动，结构表面振动将通过空气向周围传播噪声，噪声的频率和结构振动信号的频率有着直接关系，实验证明其能量最强的频率就是该物体的固有频率。通过检测其声波确定样品的固有频率，此方法称为声频法。

因为收藏币的尺寸、重量较轻，无法采用敲击方法使其产生振动，也不能通过在其上附加速度计检测其振动频率。

中国专利公开号CN 1787017A，名称为《硬币鉴别装置和鉴别方法》，通过硬币坠落撞击基础板产生振动，检测其固有频率，达到鉴别硬币真伪的目的。

现在没有针对收藏币进行鉴别的仪器设备。有对流通货币进行鉴别的仪器设备，其检测方式为涡流检测法，硬币图像法、光学法等。

    对于涡流检测法，其检测器包括LC 振荡电路、信号处理电路、微处理电路及外围控制电路四个组成部分。检测器通过测量硬币对振荡电路频率改变量的大小来识别硬币真伪，但其电路复杂, 易受到电源电压波动的影响,检测效果不太理想。实现较为复杂，成本较高。

对于硬币图像鉴别法，目前常见的方法有基于机器视觉的检测方法、基于神经系统的检测方法、以及基于蚁群算法的检测方法，但检测成本高，对于高仿真度的硬币检测无能为力。

对于光学法，用光照射硬币的表面，光电检测硬币表面的反射光，产生硬币表面的灰度值数据，和真币数据进行比对，判断硬币真伪。此方法对于图样高仿的假币无法识别。

对于硬币坠落敲击法，通过检测其敲击声音识别其固有频率，达到检测目的。因为其敲击声音发生较短，要求仪器具有较高的声音捕捉和采集分析能力，实现起来较困难，稳定性较差。公开号为CN 1787017A的专利正是采用的该方法。

发明内容

鉴于以上现有技术中存在的问题，本发明提供了一种结构简单，实现容易的鉴别收藏币真伪的仪器和方法。

本发明采用超声波激励源使收藏币产生振动，能够使得待测收藏币有效和稳定的产生振动。采用声音探测器采集待测收藏币的振动信号。通过模拟信号放大，A/D转换，采用DSP微处理器将时域信号傅里叶变化到频域信号，挑选出其频域信号的振幅最强频率，既为其固有频率，与数据库中的固有频率范围比对判断真假币。

具体地，本发明采用的技术方案是：一种鉴别收藏币真伪的仪器包括函数信号发生器、超声换能器、声音传感器、信号放大器、A/D转换器、微处理器和显示器，其中所述函数信号发生器将产生的信号加载到超声换能器上，待测收藏币置于超声换能器上，声音传感器采集由待测收藏币振动而产生的噪声信号，信号放大器将该噪声信号放大， A/D转换器对放大后的噪声信号进行模数转换，并将其转换获得的数字信号输入微处理器，微处理器对获得的信号进行处理，分析出待测收藏币的固有频率并判断其真伪，然后将获得的结果输入显示器显示。

在以上仪器的基础上，本发明还提供了一种鉴别收藏币真伪的方法，包括：

函数信号发生器产生一个振动频率高于20000Hz，强度大于-10V～+10V的信号，并将该信号加载到超声换能器上；

将待测收藏币放置于超声换能器的不锈钢金属台上，在超声换能器的激励下，待测收藏币振动，产生噪声；

声音传感器采集所述噪声信号，通过信号放大器放大后，由A/D转换器转换为数字信号，然后将该数字信号输入微处理器；

微处理器对所述数字信号进行傅里叶变换，从而将其转换为频域信号，找出该频域信号振幅最大时的频率，即为待测收藏币的固有频率；判断该固有频率是否处于数据库中已保存的固有频率的范围内，若是则为真币，若不是则为假币；

将微处理器获得的结果送显示器进行显示。

本发明具有的有益技术效果是，采用超声振动源进行激励，检测过程更加可控，便于获得稳定准确的数据。从而本发明的实现原理简单，结构清楚，稳定可控，成本低廉。除此之外，对于数据库中没有记录的收藏币，本设备能够通过对10枚或以上真币的检测，自动学习其固有频率范围，更新到数据库。

附图说明

图1是本发明的原理结构示意图；

图2是本发明方法的处理流程图；

图中：1-函数信号发生器；2-超声换能器；3-声音传感器；4-信号放大器；5- A/D转换器；6-微处理器；7-显示器；8-收藏币。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见图1，本发明提供的仪器包括函数信号发生器1、超声换能器2、声音传感器3、信号放大器4、A/D转换器5、微处理器6和显示器7，其中所述函数信号发生器1将产生的信号加载到超声换能器2上，该信号的振动频率高于20000Hz，强度大于-10V～+10V，待测收藏币8置于超声换能器2上，声音传感器3采集由待测收藏币振动而产生的噪声信号，信号放大器4将该噪声信号放大， A/D转换器5对放大后的噪声信号进行模数转换，并将其转换获得的数字信号输入微处理器6，微处理器6对获得的信号进行处理，分析出待测收藏币的固有频率，然后将获得的结果输入显示器7显示。

所述超声换能器2由压电陶瓷和粘贴在压电陶瓷上表面的不锈钢金属台构成。不锈钢金属台的上表面为光滑平面，且保持水平。

在本实施例中函数信号发生器1输出频率范围为1uHZ-40MHZ。采用的超声换能器2的频率范围20kHZ-50kHZ,谐振频率37KHZ,功率1000mW。

本发明的组成和工作过程如下：通过仪器内置的函数信号发生器，产生一个振动频率高于20000Hz，强度大于-10V～+10V的信号，将此信号加载到一个压电陶瓷上，压电陶瓷上表面粘贴一块圆柱型不锈钢金属台，该不锈钢金属台上表面应为光滑水平。函数信号发生器产生的信号的振动频率应设定为该超声换能器的谐振频率。

将待测收藏币放置在超声换能器的金属平台上，在超声换能器的激励下，收藏币应能够产生振动，其振动包含硬币固有频率振动，且固有频率振动能量最大，待测收藏币的结构表面振动将通过空气向周围传播噪声。噪声的频率和结构振动信号的频率有着直接关系，实验证明其能量最强的频率就是该物体的固有频率。通过检测其声波确定样品的固有频率，此方法称为声频法。

通过声音传感器采集待测收藏币发出的振动噪声，通过声音传感器后的信号放大器对采集到的模拟信号进行放大，通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号。

通过DSP微处理器，将采集到的待测收藏币振动声频时域信号，通过傅里叶变换转换为频域信号。

因为硬币为连续体，其振动响应的频谱曲线理论上有无穷多个固有频率，也即有无穷多个峰，在本发明方案中仅考虑能量最强的固有频率。DSP微处理器寻找其能量最强的固有频率，与数据库中该真币能量最强的固有频率范围（为一个通过高斯分布分析确定的频率范围）进行比对。如在此范围之内，在液晶显示器上显示该币为真，如在此范围以外，在液晶显示器上显示该币为假。

本发明 DSP微处理器的数据处理流程包括：信号筛选、放大、将时域信号傅里叶变换到频域信号、确定固有频率、与真币数据进行比对、输出判断结果。具体流程参见图2。

在采用本发明的仪器鉴别收藏币真伪时，需要将其放置在安静的声学环境中进行。对微处理器中未存储的某种收藏币固有频率范围，可以通过检测若干真收藏币的固有频率，进行统计获取。

Claims (5)

1. 一种鉴别收藏币真伪的仪器，其特征在于：包括函数信号发生器（1）、超声换能器（2）、声音传感器（3）、信号放大器（4）、A/D转换器（5）、微处理器（6）和显示器（7），其中所述函数信号发生器（1）将产生的信号加载到超声换能器（2）上，待测收藏币置于超声换能器（2）上，声音传感器（3）采集由待测收藏币振动而产生的噪声信号，信号放大器（4）将该噪声信号放大， A/D转换器（5）对放大后的噪声信号进行模数转换，并将其转换获得的数字信号输入微处理器（6），微处理器（6）对获得的信号进行处理，分析出待测收藏币的固有频率，然后将获得的结果输入显示器（7）显示。

2.根据权利要求1所述一种鉴别收藏币真伪的仪器，其特征在于：所述超声换能器（2）由压电陶瓷和粘贴在压电陶瓷上表面的不锈钢金属台构成。

3.根据权利要求2所述一种鉴别收藏币真伪的仪器，其特征在于：所述不锈钢金属台的上表面为光滑平面，且保持水平。

4.根据权利要求1、2或3所述一种鉴别收藏币真伪的仪器，其特征在于：所述函数信号发生器（1）产生的信号的振动频率高于20000Hz，强度大于-10V～+10V。

5.利用权利要求1、2、3或4所述仪器鉴别收藏币真伪的方法，其特征在于，包括：

函数信号发生器（1）产生一个振动频率高于20000Hz，强度大于-10V～+10V的信号，并将该信号加载到超声换能器（2）上；

将待测收藏币放置于超声换能器（2）的不锈钢金属台上，在超声换能器（2）的激励下，待测收藏币振动，产生噪声；

声音传感器（3）采集所述噪声信号，通过信号放大器（4）放大后，由A/D转换器（5）转换为数字信号，然后将该数字信号输入微处理器（6）；

微处理器（6）对所述数字信号进行傅里叶变换，从而将其转换为频域信号，找出该频域信号振幅最大时的频率，即为待测收藏币的固有频率；判断该固有频率是否处于数据库中已保存的固有频率的范围内，若是则为真币，若不是则为假币；

将微处理器（6）获得的结果送显示器（7）进行显示。