一种利用太赫兹时域光谱技术检测珠宝结构的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种利用太赫兹时域光谱技术检测珠宝结构的系统及方法。所述方法包括：利用太赫兹时域光谱系统对氮气进行测试，获得太赫兹波时域波形作为参考信号；将待测珠宝样品放置在样品槽中，通过移动三维样品台的位置，带动样品槽移动，改变光斑在待测珠宝样品上的位置，当太赫兹波垂直入射在待测珠宝样品的中心位置时，得到太赫兹波时域波形，作为待测珠宝样品的测试信号；对参考信号和测试信号进行傅立叶变换，生成参考信号和测试信号的太赫兹频域信息；根据参考信号和测试信号的太赫兹频域信息，生成待测珠宝样品的吸收率和折射率；将待测珠宝样品的吸收率和折射率与标准珠宝信息做比对，生成待测珠宝样品的成分和结构信息。
【专利说明】一种利用太赫兹时域光谱技术检测珠宝结构的方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及珠宝成分与结构的检测领域，尤其涉及一种基于太赫兹时域光谱技术检测珠宝成分与结构的方法及系统。
【背景技术】
[0002]测试技术作为有效的鉴定珠宝的手段与方式之一，能够准确地分辨出合成珠宝与天然珠宝，并分析珠宝的成分、结构以及特点等性质。同时在进行珠宝的交易中能够为消费者提供较好的质量保障，有效树立商家的良好形象与信誉；避免不法分子的以次充好或者以假乱真现象给消费者造成的损失；可有效抵制国际非法珠宝贸易，促进国内珠宝行业的稳定发展。同时现代测试技术的运用能够有效提高对珠宝鉴定的准确性及可靠性；为较好地解决珠宝检测时遇到的难题或疑点现象；全面分析珠宝的内在成分、光学性质以及结构特点，有利于做好珠宝鉴定与分析评价等工作。
[0003]当前对珠宝鉴定工作的要求越来越高，而随着珠宝人造技术的飞速发展，珠宝鉴定工作的难度也越来越大。珠宝鉴定通常有以下五种检测方法:1、肉眼观察鉴定法(颜色、形态、光泽、解理等)；2、物理性质测试鉴定法(相对密度、折射率、硬度)；3、以晶体光学性质为依据的偏光显微镜鉴定法；4、化学成分分析法(化学简分析、化学全分析、电子探针成分分析等)；5、晶体结构分析法(X射线衍射分析、红外光谱分析、电子探针、拉曼光谱仪器、宝石分光镜、紫外分光光度计等)。在方法1、2、3的检测过程中，其分析结果需要严重依赖检测者的经验，主观因素干扰过大，不利于形成客观衡量珠宝真伪的标准；方法4的缺点是速度慢，而且经常会损坏被测样品，由于珠宝的特殊性，不能随意刻划、破坏、侵蚀，所以化学分析方法的应用受到了很大的局限。在目前的珠宝鉴定中，更多地使用方法5中的现代大型仪器进行鉴定，但目前方法5中所普遍使用的珠宝鉴定设备均存在着设备价格昂贵、分析成本偏高、分析速度偏慢等缺点，且X射线属于有损检测，而红外光谱只对分子的强振动敏感，监测不到分子的弱振动。此外对珠宝的测试应确保珠宝的无损，尽量不改变珠宝的外观与形状；对珠宝的准确、客观测试对于维护消费者的合法权益、维护天然珠宝的商业价值具有重要的意义。
[0004]可以看出，现有的检测方法显然已经不能完全适应当前珠宝检测行业的发展趋势。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本发明目的在于提供一种利用太赫兹时域光谱技术对珠宝进行快速、无损的检测系统及检测方法。
[0006]为了达到上述目的，本发明实施例提供一种利用太赫兹时域光谱技术检测珠宝结构的系统，其特征在于，所述系统包括:太赫兹时域光谱装置、光斑调整与显示装置以及样品检测装置；所述太赫兹时域光谱装置照射珠宝样品，生成所述珠宝样品的太赫兹时域光谱信号，所述样品检测装置用于根据所述太赫兹时域光谱信号对所述珠宝样品进行检测，所述光斑调整与显示装置用于放置所述珠宝样品，并调整光斑投射在所述珠宝样品上的位置；其中，所述光斑调整与显示装置包括三维样品台、样品槽、光斑摄像系统以及图像显示器；所述样品槽放置在所述三维样品台上，用于放置所述珠宝样品，通过移动所述三维样品台带动所述珠宝样品上下、前后、左右移动，以改变光斑在所述珠宝样品上的位置；所述光斑摄像系统摄取所述光斑的图像后，生成光斑信号传送至所述图像显示器上进行显示；观察所述图像显示器上的光斑，并根据所述光斑调整所述三维样品台，使得太赫兹波垂直入射在所述珠宝样品的中心位置。
[0007]进一步地，所述样品槽可根据所述珠宝样品的大小进行调节。
[0008]进一步地，所述样品槽的材质为CR泡棉。
[0009]进一步地，所述光斑摄像系统包括光斑摄像头、图像传感器以及数字信号处理芯片；所述光斑摄像头摄取所述光斑图像后生成光学图像投射到所述图像传感器上，所述图像传感器将所述光学图像转换为电信号并传送至所述数字信号处理芯片，所述数字信号处理芯片对所述电信号进行处理，生成所述光斑信号传送至所述图像显示器上进行显示。
[0010]进一步地，所述太赫兹时域光谱装置为透射式太赫兹光路。
[0011]为了达到上述目的，本发明实施例还提供一种珠宝检测的方法，所述方法包括:利用所述太赫兹时域光谱系统对氮气进行测试，获得太赫兹波时域波形作为参考信号；将待测珠宝样品放置在所述样品槽中，通过移动三维样品台的位置，带动所述样品槽移动，改变所述光斑在所述待测珠宝样品上的位置，当所述太赫兹波垂直入射在所述待测珠宝样品的中心位置时，得到太赫兹波时域波形，作为所述待测珠宝样品的测试信号；对所述参考信号和测试信号进行傅立叶变换，生成所述参考信号和测试信号的太赫兹频域信息；根据所述参考信号和测试信号的太赫兹频域信息，生成所述待测珠宝样品的吸收率和折射率；将所述待测珠宝样品的吸收率和折射率与标准珠宝信息做比对，生成所述待测珠宝样品的成分和结构信息。
[0012]进一步地，根据所述参考信号和测试信号的太赫兹频域信息，生成所述待测珠宝样品的吸收率和折射率，包括:基于菲涅尔公式的数据处理模型，得到所述待测珠宝样品的吸收率α (ω)和折射率η(ω):
【权利要求】
1.一种利用太赫兹时域光谱技术检测珠宝结构的系统，其特征在于，所述系统包括:太赫兹时域光谱装置、光斑调整与显示装置以及样品检测装置；所述太赫兹时域光谱装置照射珠宝样品，生成所述珠宝样品的太赫兹时域光谱信号，所述样品检测装置用于根据所述太赫兹时域光谱信号对所述珠宝样品进行检测，所述光斑调整与显示装置用于放置所述珠宝样品，并调整光斑投射在所述珠宝样品上的位置；其中， 所述光斑调整与显示装置包括三维样品台、样品槽、光斑摄像系统以及图像显示器；所述样品槽放置在所述三维样品台上，用于放置所述珠宝样品，通过移动所述三维样品台带动所述珠宝样品上下、前后、左右移动，以改变光斑在所述珠宝样品上的位置；所述光斑摄像系统摄取所述光斑的图像后，生成光斑信号传送至所述图像显示器上进行显示；观察所述图像显示器上的光斑，并根据所述光斑调整所述三维样品台，使得太赫兹波垂直入射在所述珠宝样品的中心位置。
2.根据权利要求1所述的利用太赫兹时域光谱技术检测珠宝结构的系统，其特征在于，所述样品槽可根据所述珠宝样品的大小进行调节。
3.根据权利要求1所述的利用太赫兹时域光谱技术检测珠宝结构的系统，其特征在于，所述样品槽的材质为CR泡棉。
4.根据权利要求1所述的利用太赫兹时域光谱技术检测珠宝结构的系统，其特征在于，所述光斑摄像系统包括光斑摄像头、图像传感器以及数字信号处理芯片； 所述光斑摄像头摄取所述光斑图像后生成光学图像投射到所述图像传感器上，所述图像传感器将所述光学图像转换为电信号并传送至所述数字信号处理芯片，所述数字信号处理芯片对所述电信号进行处理，生成所述光斑信号传送至所述图像显示器上进行显示。
5.根据权利要求1~4任一项所述的利用太赫兹时域光谱技术检测珠宝结构的系统，其特征在于，所述太赫兹时域光谱装置为透射式太赫兹光路。
6.一种利用权利要求1所述的系统进行珠宝检测的方法，其特征在于，所述方法包括: 利用所述太赫兹时域光谱系统对氮气进行测试，获得太赫兹波时域波形作为参考信号; 将待测珠宝样品放置在所述样品槽中，通过移动三维样品台的位置，带动所述样品槽移动，改变所述光斑在所述待测珠宝样品上的位置，当所述太赫兹波垂直入射在所述待测珠宝样品的中心位置时，得到太赫兹波时域波形，作为所述待测珠宝样品的测试信号； 对所述参考信号和测试信号进行傅立叶变换，生成所述参考信号和测试信号的太赫兹频域信息； 根据所述参考信号和测试信号的太赫兹频域信息，生成所述待测珠宝样品的吸收率和折射率； 将所述待测珠宝样品的吸收率和折射率与标准珠宝信息做比对，生成所述待测珠宝样品的成分和结构信息。
7.根据权利要求6所述的进行珠宝检测的方法，其特征在于，根据所述参考信号和测试信号的太赫兹频域信息，生成所述待测珠宝样品的吸收率和折射率，包括: 基于菲涅尔公式的数据处理模型，得到所述待测珠宝样品的吸收率α (ω)和折射率η (ω):
【文档编号】G01N21/31GK104007115SQ201410230918
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】宝日玛, 孟倩, 赵昆, 董晨, 王伟 申请人:中国石油大学(北京)