[发明专利]一种基于三维力检测的笔迹鉴定压电笔的制作方法

说明书

本发明提供了一种基于三维力检测的笔迹鉴定压电笔的制作方法。该方法通过在笔芯Z方向上放置一块压电陶瓷，X和Y方向在接近接近笔尖的一端贴着笔芯放置极化方向相反的两块压电陶瓷，相对连接导线，在圆珠笔顶端灌入树脂固化以固定压电陶瓷，制成压电笔；书写时，将三方向的导线间各自并联一超大电阻，测量三块压电陶瓷在书写过程中开路电压随时间的变化曲线，转换成XYZ方向的力‑时间曲线的特征，以鉴定笔迹。该方法能够抑制温度波动与压电笔整体振动，以及信号漂移造成的热释电、压电与测量电路干扰信号；通过扣基线得到真实的开路电压，进行积分得到三维力‑时间曲线，从而大大增强了书写过程中力信号的提取，具有高度准确的笔迹鉴定能力。

技术领域

本发明属于B43K 29/00书写器具与其他用品的组合领域，具体是一种基于压电陶瓷的书写过程中三维力检测的压电笔的制备与书写过程中三维力信号分析方法。

背景技术

人的书写习惯具有特定性和稳定性，并在笔迹中得到反映，笔迹鉴定是指通过对书写活动形成的字迹进行鉴定、识别的技术，在文件真伪鉴别、侦查判案中具有重要的作用。目前的笔迹鉴定技术大多是靠笔迹的大小、文字布局间隔、倾斜度、连贯性等方面来拍照鉴别，但是一般需要较多的样本才能达到较高的准确率，而且针对性的进行临摹的笔迹，几乎不能鉴别真伪，因此急需一种无法伪造，方便简单的笔迹鉴定技术。

笔迹的形状容易模仿，但是书写过程中的力度、速度、笔顺、难以复原，因此书写的同时检测书写过程中的力的变化是一种准确的笔迹鉴定方法。目前有基于电感式鉴定笔，通过在笔芯顶端安装震荡电路和一个平面传感器，书写时的压力变化会导致笔芯顶端金属和感应器间的距离发生变化，导致谐振频率的改变，从而检测出书写时Z轴方向上的力的变化，这种方法虽然能检测到Z轴上力的变化，但是笔和检测设备复杂，检测参数单一，并不是很可靠，也不足够准确；[International Parallel Distributed ProcessingSymposium. IEEE Computer Society, 2001] 。此外也有研究在笔中植入PZT压电陶瓷，通过压电陶瓷探测Z轴上的压力，从而制备出鉴定电笔；[International Conference onDocument Analysis Recognition. IEEE Computer Society, 2001: 1045-1049]。

这些方法虽然有一些进步，但仅仅检测Z方向上的力变化，难以进行更准确的检测，而且目前的压电笔信号处理方式也难以直接反应力的变化；而且书写过程中，信息量更多的是运笔转向倾斜时XY方向上的力特征，目前并无三维书写过程中三维力检测产品与力信号分析技术；而且书写的力信号较弱，噪声信号难以抑制消除。

发明内容

本发明提供了一种基于压电陶瓷的书写过程中三维力检测的压电笔的制备与书写过程中三维力信号分析技术，该方法不需要复杂的结构与检测设备，能排除众多信号的干扰，对笔迹鉴定的准确度高。

本发明采用以下技术方案：通过在笔芯顶端沿着垂直、横向和纵向三个方向安装压电陶瓷，接出导线，检测书写过程中三方向压电陶瓷输出的开路电压，并对开路电压信号进行处理，得到XYZ方向上的力-时间曲线，用以鉴定笔迹，包括如下步骤：

步骤1、取五块极化后的压电陶瓷，沿着极化方向用银浆锡焊等接出导线；

步骤2、将一普通圆珠笔的笔芯截短，在笔芯顶端正上方，粘贴一块压电陶瓷，极化方向为笔芯的轴向，作为Z方向；

步骤3、接近接近笔尖的那端，在笔芯周围+X，-X，+ Y，- Y方向用胶水粘贴四块小压电陶瓷，极化方向全部朝向或者背向笔芯，使得X方向和Y方向的两块压电陶瓷极化方向相反，X和Y方向导线连接方式相同，为靠近笔芯一侧两个面引出的导线连接到一起，远离笔芯两个面也引出导线并连接到一起，温度波动与压电笔整体振动时，X方向和Y方向两个极化相反的压电陶瓷产生的电压信号大小相等方向相反，从而互相抵消，如此可以通过两个相反极化的压电陶瓷来抑制温度波动与压电笔整体振动造成的热释电与压电干扰信号；