功率自校准防伪全息标识特性参数检测方法及检测仪技术

功率自校准防伪全息标识特性参数检测方法及检测仪。检测方法利用第二光电接收器实时获取扫描方向上多点衍射光强度信号，并在其测量各点衍射光强度的对应时刻，第一光电接收器同步探测该时刻分光基片反射方向上的光强度信号，来标定防伪标识表面的入射光强度。两路光强度信号经光电接收器转换成电压信号后，再经过嵌入式系统对数据进行分析和处理，计算出被测标识的特性参数：信噪比和衍射效率。检测仪包括：光源、机械结构、光电接收装置、信号放大、模数转换和中央控制模块以及显示和Ｕ盘存取模块。本发明专利技术使防伪全息标识特性参数测量过程简便、快捷、可操作性强。并且相比第一代检测仪，成本和体积大大降低，更有利于产品及技术的推广。

【技术实现步骤摘要】
功率自校准防伪全息标识特性参数检测方法及检测仪
本专利技术涉及防伪全息标识质量的检测
，特别是对其特性参数-衍射效率和信噪比的测量。
技术介绍
防伪全息标识是以激光全息制版技术和模压复制技术为基础的安全防 伪产品，常常用于产品的安全防伪。防伪全息标识的质量应该达到一定的要求以达到防伪 的效果。防伪全息标识特性指标检测仪应用于检测防伪全息标识特性参数指标衍射效率 及信噪比。该仪器可监控激光彩虹模压全息防伪标识产品质量，为技术监督部门把关和生 产厂家贯彻实施《防伪全息产品通用技术》国家标准提供了定量的测试手段。第一代防伪全息标识特性参数检测仪，对于采集的信号及噪声，可通过系统自动读取 并记录，由计算机计算出衍射效率及信噪比，实现了对特性参数的自动测量，相对于人工 测量的方法有了一定的进步。但是第一代防伪全息标识参数检测仪也存在着很大的不足，尤其是其检测方法对激光 器输出功率稳定性要求很高，导致它的制造成本很高。生产企业尤其是在数量上占绝对优势的中小型企业很难利用价格昂贵的第一代检测仪实现产品质量自检。另外，由于第一代 防伪全息标识参数检测仪要使用计算机进行数据处理及显示，所以系统体积较大，而且对 检测人员的操作技能要求较高。这些不足使检测方法的应用和检测仪的普及受到了很大的 限制。
技术实现思路
本专利技术目的是克服现有全息防伪标识检测仪造价高，体积大，不利于 推广的问题，提供一种测量误差小、成本低的新型检测方法，以及研制出造价低廉的新型 激光全息防伪标识特性参数检测仪。本专利技术提出一种待测标识表面入射光功率可被自动校准的全息防伪标识特性参数检 测方法，并研制出实现该方法的嵌入式检测仪。该方法采用光功率不稳定度为5%的He-Ne激光器作为光源，对光源输出光功率稳定 性要求不高，大大降低了仪器成本；位移机构带动样品平台进行一维位移运动来实现对防 伪全息标识的一维自动扫描功能；数据的采集和处理均由嵌入式系统来完成，自动计算待 测防伪全息标识的特性参数，并直接由LCD显示结果，同时可以实现数据的U盘存取， 使得测量过程简便、快捷、可操作性强，降低了对检测人员的技能要求。并且相比第一代 检测仪，成本和体积大大降低，更有利于产品及技术的推广。测量原理是利用测量彩虹全息图狭缝像衍射图中的信号光强、噪声光强，以及入射到 防伪标识表面的光强，来计算防伪标识信噪比和衍射效率特性参数。为了减小He-Ne激光器输出光功率不稳定度引起的测量误差，降低对光源输出光功率 稳定度的要求，我们对再现光和衍射光进行实时同步测量。在激光器与样品台之间加入了 一块与激光光束传播方向成一定角度的分光基片。当激光器以一定角度入射到基片上时，基片对激光光束的透反比一定，可以通过测量基片对激光器输出光的反射光强计算得到激 光器输出光透过基片的透射光强，即入射到样品上的再现光强。同时，采用两路完全相同 的光电探测器同时探测基片对激光光束的反射光强和光束照射到样品后产生的衍射光强， 从而实现了对再现光强和衍射光强的实时同步测量。使被测防伪全息标识作一维平移，设分光基片的透反比为k，当激光束照射在标识光 栅上，即信号点处时，待测标识表面的衍射光强度为/s，若此时激光器发出的激光在分光 基片表面的反射光强为&，则透过分光镜入射到标识表面的激光光强为/ = 当激 光束照射在标识上无光栅处即噪声点处时，待测标识表面的衍射光强度为/w，若此时反射 光强为力2，则入射到标识表面的激光光强为/(^= A&。使用下面两式可以计算出标识的 信噪比SM 及衍射效率i;SA = AZ^L = i^k = AZZrL (1) 7-丄x層0/0 (2) 仏本专利技术提供的防伪全息产品特性参数检测方法依次包括〔i)令光源发出的光束与被测防伪全息标识样品法线成角度e (角度9约为5r 65° )经过分光基片照射到样品表面；其中，分光基片的法线方向与光源发出的光束方向不重合。(2) 在分光基片反射光方向放置第一光电接收器，在第二光电接收器测量衍射光强度的对应时刻，第一光电接收器同步探测该时刻分光基片反射方向上的光强度信号，来标定防伪标识表面的入射光功率；(3) 在样品台的法线方向放置一凹面镜以汇聚入射到全息防伪标识表面光强度的衍 射光强；其中，凹面镜的法线方向与待测防伪标识法线方向不重合。(4) 在凹面镜反射光方向放置第二光电接收器，实时获取扫描方向上各点衍射光强 度信号；(5) 第一光电接收器和第二光电接收器将获取的相同时刻对应的光强度信号转换为 电压信号再经A/D转换模块转换成数字信号后，送入中央控制模块(中央控制模块为单片 机、DSP或ARM)，由中央控制模块对采集的数据进行分析和处理，通过以下公式(1) 和(2)计算出防伪标识的特性参数信噪比SV/ 及衍射效率w=i^L (1)xlOO% (2)其中，k为分光基片的透反比，/s为待测标识表面的衍射光强度，^为分光基片表面 的反射光强，;t/w为透过分光镜入射到标识表面的入射光光强，/jv为待测标识表面〃。2 7 =5噪声点处的衍射光强度，/w为此时分光基片表面的反射光强，A&为入射到标识 表面的入射光光强；(6)输出检测结果最后控制LCD显示测量结果，同时测量结果可存入U盘。 一种实现以上所述检测方法的检测仪，该检测仪包括-(1) 光源用于产生入射光并沿与被测防伪全息标识法线成角度e(角度e为51° 65° )方向照射样品；(2) 分光基片设置在光源与被测防伪全息标识之间，采用固定透反比的分光基片， 用来形成标识表面的入射光和对入射光进行实时标定的反射参考光，且分光基片的法线方 向与光源发出的入射光方向不重合。(3) 样品平台及位移机构用于固定夹持被测防伪全息标识样品及带动样品进行一 维位移运动，实现对样品的一维扫描；(4) 第一光电接收器用于实时获取分光基片反射光方向的用于进行实时标定的反 射参考光的强度信号，并将光强度信号转换为电压信号；(5) 第二光电接收器用于实时获取被测防伪全息标识上各扫描点的衍射光强度信 号，并将光强度信号转换为电压信号；(6) 第一和第二信号放大模块用于分别采集由第一和第二光电接收器转换后的电压信号，进行小信号的放大处理，并送入A7D转换模块；(7) A/D转换模块对经过第一和第二信号放大模块后的电压信号进行模数转换， 将转换结果送入中央控制模块；(8) 中央控制模块(中央控制模块为单片机、DSP或ARM):用于接收A/D转换模 块输出的两路数字信号，经处理后提取其中的待测标识表面的衍射光信号光强度A和与之 同步提取的分光基片反射方向的反射参考光强度信号及待测标识表面噪声点处的衍射 光强度/w和与之同步提取的分光基片反射方向的反射参考光强度&，根据公式(1)和(2) 计算出防伪全息产品标识的特性参数信噪比及衍射效率；(9) 显示模块对检测结果进行实时显示；(10) U盘存取模块将检测结果直接存储到U盘。由于嵌入式系统具有内核小，专用性强，系统精简，数据处理能力强，功耗低等 优点，越来越受到人们的关注。本专利技术便是基于嵌入式系统来实现检测仪器数据分析和处理的。将信号放大模块，模数转换模块，中央控制模块，显示模块，u盘数据存储模块集成在一套嵌入式系统中，使整个系统体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防伪全息产品特性参数检测方法，其特征是该方法依次包括：　（１）令光源发出的光束与被测防伪全息标识样品法线成角度θ经过分光基片照射到样品表面；其中，分光基片的法线方向与光源发出的光束方向不重合；　（２）在分光基片反射光方向放置 第一光电接收器，在第二光电接收器测量衍射光强度的对应时刻，第一光电接收器同步探测该时刻分光基片反射方向上的光强度信号，来标定防伪标识表面的入射光功率；　（３）在样品台的法线方向放置一凹面镜以汇聚入射到全息防伪标识表面光强度的衍射光强； 其中，凹面镜的法线方向与防伪标识样品的法线方向不重合；　（４）在凹面镜反射光方向放置第二光电接收器，实时获取扫描方向上各点衍射光强度信号；　（５）第一光电接收器和第二光电接收器将获取的相同时刻对应的光强度信号转换为电压信号再经Ａ ／Ｄ转换模块转换成数字信号后，送入中央控制模块，由中央控制模块对采集到的数据进行分析和处理，通过以下公式（１）和（２）计算出防伪标识的特性参数：信噪比ＳＮＲ及衍射效率η　ＳＮＲ＝Ｉ↓［Ｓ］／Ｉ↓［ｏ１］／Ｉ↓［Ｎ］／Ｉ↓［ｏ２］＝Ｉ↓ ［Ｓ］／ｋＩ↓［ｒ１］／Ｉ↓［Ｎ］／ｋＩ↓［ｒ２］＝Ｉ↓［Ｓ］／Ｉ↓［ｒ１］／Ｉ↓［Ｎ］／Ｉ↓［ｒ２］　（１）　η＝Ｉ↓［ｓ］／ｋＩ↓［ｒ１］×１００％　（２）　其中，ｋ为分光基片的透反比，Ｉ↓［Ｓ］为待测标识表面的衍射光强 度，Ｉ↓［ｒ１］为分光基片表面的反射光强，Ｉ↓［０１］＝ｋ　Ｉ↓［ｒ１］为透过分光镜入射到标识表面的入射光光强，Ｉ↓［Ｎ］为待测标识表面噪声点处的衍射光强度，Ｉ↓［ｒ２］为此时分光基片表面的反射光强，Ｉ↓［０２］＝ｋ　Ｉ↓［ｒ２］为此时 入射到标识表面的入射光光强；　（６）输出检测结果。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘铁根，江俊峰，何瑾，梁霄，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]