交互式電子白板：技術(shù)原理分析

　　隨著(zhù)科技的發(fā)展，以往單一的教學(xué)方式逐步被改善。多媒體教室以多渠道的教學(xué)內容呈現方式，將理論教學(xué)和直觀(guān)教學(xué)有機的結合在一起，調動(dòng)學(xué)生的多種感官參與學(xué)習，提升了教學(xué)的質(zhì)量、提高了教學(xué)效率、擴大了教學(xué)規模。

　　目前，在多媒體教室的應用中，常用的解決方案以投影機、實(shí)物展臺、計算機等為主。這樣的解決方案能方便的將實(shí)物、計算機教學(xué)課件、視頻、音頻等教學(xué)內容呈現在學(xué)生面前，然而在絕大部分教學(xué)實(shí)踐中，傳統的“板書(shū)”依然是最常用的教學(xué)手段，因為通過(guò)板書(shū)，教師可以隨時(shí)插入教學(xué)內容，可以有效地控制教學(xué)進(jìn)程。于是，多媒體教室和板書(shū)相結合的方式被許多教師所喜歡。交互式電子白板正是在這種需求背景下進(jìn)入到教師和學(xué)生中間，逐漸成為不可或缺的教學(xué)工具。

　　交互式電子白板是一種教育或會(huì )議輔助人機交互設備，它可以配合投影機、電腦等工具，實(shí)現無(wú)塵書(shū)寫(xiě)、隨意書(shū)寫(xiě)、遠程交流等功能。從硬件原理上來(lái)說(shuō)，交互式電子白板融合了大屏幕投影技術(shù)、精確定位的測試技術(shù)等?，F階段的國際或國內市場(chǎng)上，有多種技術(shù)可以實(shí)現電子白板精確定位，具有代表性的是電磁感應、紅外線(xiàn)、電阻、超聲波、CCD光掃描等技術(shù)。每種技術(shù)都有不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在電子白板市場(chǎng)上占有一定的份額。國際權威市場(chǎng)調查機構的分析報告中表明，在2006年1~3季度國際市場(chǎng)上，電磁感應技術(shù)占31.87%，紅外技術(shù)占17.4%，其它技術(shù)占51%。
本文主要從實(shí)現技術(shù)角度對目前不同的電子白板精確定位測試技術(shù)進(jìn)行詳解。 

　　一、電阻膜(壓感式)

　　電阻膜技術(shù)原理是：電子白板基本結構是由多層膜組成，包括水平線(xiàn)電阻膜、絕緣網(wǎng)格、導電膜、絕緣網(wǎng)格、垂直電阻膜等，組合膜與使用區域大小相同。在電阻膜上加一個(gè)固定的電壓，在沒(méi)有外力作用下，導電膜不接觸電阻膜，沒(méi)有電壓被測得，不會(huì )有定位的信息反應。當用硬物壓在電阻膜的某一點(diǎn)時(shí)，電流通過(guò)導電膜被測試電路讀取，這個(gè)電壓與觸摸點(diǎn)的位置有關(guān)，根據從水平和垂直方向讀取的電壓，可以換算為觸摸點(diǎn)的X、Y方向位置。電阻式觸摸屏是一種網(wǎng)格掃描實(shí)現方式，特點(diǎn)是有物體壓住膜的表面時(shí)，可以反應出物體壓住的位置。

　　優(yōu)勢：定位相對準確；無(wú)需專(zhuān)用筆，可做觸摸操作。

　　劣勢：書(shū)寫(xiě)較吃力，力度不夠字跡顯示不出來(lái)；板面相對較軟，容易劃傷，怕劃傷，一旦有劃傷，就不能使用；反應速度較慢；無(wú)法做超大面積。

　　主要使用廠(chǎng)家：美國：Polyvision、Interactive Tech

　　目前此技術(shù)的產(chǎn)品市場(chǎng)占有率呈快速下滑趨勢，國內較少廠(chǎng)家采用此技術(shù)。

　　二、電磁感應

　　其工作原理是：電磁波可以通過(guò)空氣和絕緣物體進(jìn)行傳播，電磁感應式是采用一支可以發(fā)射電磁波的筆，水平垂直兩個(gè)方向排列的接收線(xiàn)圈膜組成，膜的大小與顯示區域相同。定位原理是發(fā)射電磁波的筆按間歇方式發(fā)射電磁波，當筆靠近接收線(xiàn)圈的膜時(shí)，線(xiàn)圈上會(huì )感應到筆發(fā)射的電磁波。離筆最近的線(xiàn)圈組感應到的電動(dòng)勢越高，根據水平方向和垂直方向感應到的電動(dòng)勢，通過(guò)計算可以獲得筆所在的X、Y坐標位置。

　　電磁感應技術(shù)的優(yōu)劣勢分析：

　　優(yōu)勢：定位相對準確；書(shū)寫(xiě)過(guò)程中有壓感，即根據書(shū)寫(xiě)的輕重不同，筆跡的粗細會(huì )不同；顯示區域的均勻度較好。國內個(gè)別廠(chǎng)家筆尖設置行程開(kāi)關(guān)，實(shí)現觸摸操作。國內個(gè)別廠(chǎng)家掌握核心技術(shù)，反應速度很快。板面采用硬質(zhì)木制材質(zhì)，面板壽命10年以上。

　　劣勢：必須使用專(zhuān)用筆才能書(shū)寫(xiě)，不能做觸摸操作；不方便教學(xué)管理；反應速度不夠快，即書(shū)寫(xiě)的筆過(guò)去之后筆跡才出現。

　　 采用此項技術(shù)的主要廠(chǎng)家：
　　 英國：Promethean和GTCO
　　 加拿大：SMART
　　 美國：Numonics
　　 中國：盛興利合、巨龍、天士博等
　　 這是一項早期電子白板常用的技術(shù)，目前市場(chǎng)份額相對穩定。

　　三、紅外

　　紅外技術(shù)的原理是：由密布在顯示區四周紅外接收和發(fā)射對管形成水平和垂直方向的掃描網(wǎng)格，形成一個(gè)掃描平面網(wǎng)，當有可以阻擋紅外光的物體阻擋住網(wǎng)格中的某對水平和垂直紅外掃描線(xiàn)時(shí)，就可以通過(guò)被阻擋的水平和垂直方向的紅外線(xiàn)位置確定X，Y坐標。

 　　紅外技術(shù)的優(yōu)劣勢分析

　　優(yōu)勢：定位準確、精度較高；無(wú)需專(zhuān)用筆、可用手指、教鞭等進(jìn)行書(shū)寫(xiě)或觸摸操作；不怕劃傷，即便板中有任何劃傷也不影響操作使用；使用壽命較長(cháng)；反應速度較快；造價(jià)較低。

　　劣勢：無(wú)壓感反應(可用軟件彌補)；可能受強紅外光的影響；受環(huán)境影響比較大。

　　采用此項技術(shù)的主要廠(chǎng)家：
　　美國：3M
　　英國：Sahara 和Luidia
　　日本：HITACHI
　　中國：鴻合

　　根據國際權威市場(chǎng)調查機構的分析報告，在世界市場(chǎng)上紅外技術(shù)的交互式電子白板技術(shù)的產(chǎn)品2005年占9%，2006年占世界市場(chǎng)份額的17.4%，應用呈快速增長(cháng)的勢頭。被越來(lái)越多的用戶(hù)所接受，成為教育行業(yè)喜歡的產(chǎn)品。

　　四、超聲波

　　超聲波技術(shù)的原理是：利用超聲波的傳輸速度較慢的特性，根據超聲波發(fā)射到接收時(shí)間計算出發(fā)射點(diǎn)到接收點(diǎn)的距離。使用在平面定位上的原理采用的是在屏幕的一邊放置兩個(gè)按固定距離分布的超聲接收裝置，用于定位的筆是一個(gè)超聲波發(fā)射器，當筆移動(dòng)在屏幕的表面時(shí)，所發(fā)射的超聲波沿屏幕表面被接收器檢測到，由收到超聲波的時(shí)間可以換算出筆與兩個(gè)接收器的距離。采用三點(diǎn)定位的原理，即根據三角形已知三個(gè)邊長(cháng)可以確定筆所在的頂點(diǎn)原理，計算出筆所在的位置坐標。

　　優(yōu)勢：定位相對準確；適應性強，可在不同面積的設備上使用。

　　劣勢：定位精度不均勻；受溫度影響較大；需用專(zhuān)用筆書(shū)寫(xiě)。

　　采用此技術(shù)的主要廠(chǎng)家： HITACHI、IBEAM等

　　此技術(shù)目前市場(chǎng)份額呈下降趨勢。

　　五、CCD光掃描

　　CCD光掃描原理是：在顯示區域的一邊設置兩個(gè)固定距離的CCD線(xiàn)陣探測器和紅外發(fā)射器，對準顯示區域。在顯示區域的另外三邊設置可以反射光線(xiàn)的反射膜，在沒(méi)有物體阻擋時(shí)，線(xiàn)陣CCD檢測到的是一條完整的光帶。當有物體在顯示區域中擋住光線(xiàn)傳播路徑時(shí)，在線(xiàn)陣CCD檢測到的光帶中會(huì )出現無(wú)反光區域，分布在兩個(gè)角的CCD分別檢測到的遮擋區域反應在線(xiàn)陣CCD的對應區域，根據對應的區域計算出物體在顯示區域的位置，是一種交叉點(diǎn)測試定位方式。

　　此技術(shù)為較新的技術(shù)，未完全成熟，其最大的優(yōu)點(diǎn)是可做多點(diǎn)同時(shí)觸摸，除少數廠(chǎng)家在嘗試性使用外，還未完全普及，可用資料不多。

　　綜上所述，交互式電子白板采用不同的定位方式，則會(huì )有不同的特點(diǎn)和性能。消費者在選購時(shí)應按照各自的需求，分清各種技術(shù)的差異，選擇一款適合自己的產(chǎn)品。