[發明專利]一種顯示不同頻率光波的學習教具系統

在審

• 申請號: 201711311624.5
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107862952A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 葛曉揚;郭磊;馬春東;向彬瑩
• 申請（專利權）人: 大連高馬藝術設計工程有限公司
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 大連科技專利代理有限責任公司21119
• 代理人: 龍鋒

技術領域

本發明涉及嵌入式開發技術、非可見光成像技術、圖像處理技術，直接應用于教育教具、玩具等領域，具體地說，是涉及一種顯示不同頻率光波的學習教具系統。

背景技術

光的本質是電磁波，可見光只是各種頻率電磁波中的一段，這是現代物理學的一項基本常識，只有在理解這一常識的基礎之上，兒童在未來的學習中才能更好地理解掌握光學、色彩理論、無線電通信技術、高光譜技術、量子物理學等各類專業知識。直觀的認識是學習任何知識最好的途徑，然而除了可見光以外，其他頻率的電磁波雖然用途廣泛但均不可見，因此難以建立實際的、感性的認識，學生學習這部分的知識時往往也就需要死記硬背，缺乏感性體驗和理解。

目前的多光譜成像設備成本普遍較高，也難以觀測更多頻率范圍的電磁波。微波頻段電磁波波長較長，難以投射形成點陣畫面，故微波無線電成像技術目前尚無較好的解決方案，有些只是對空間中的2.4GHzWiFi信號擴散方式作模擬示意。

目前已有的相關知識內容的教材教具往往仍以舉例的方式來教授光是電磁波的物理知識，在技術與設計上缺乏直觀呈現內容的手段，無法將實際環境中存在的電磁波直觀地呈現給學生。

教授相同知識內容的書本知識或預先編輯好的視頻教程，都是通過舉出有限的例子來講解內容，兒童仍然無法在生活中實際觀察到這些電磁波的存在，因此學習的過程容易陷入刻板案例的局限，從而越來越難以激發學習的熱情和動力。

發明內容

本發明的目的是解決上述技術的不足，提供一種顯示不同頻率光波的學習教具系統，以直觀可視化的方式，讓兒童觀察到身邊存在的各個頻率的電磁光波，如紫外線、可見光、紅外線、無線電波等，從而讓兒童更好地學習理解光的本質是電磁波的物理常識，以及各個頻率電磁波的實際應用，進而激發兒童對物理學習興趣，為未來相關的各類專業知識學習奠定基礎。

本發明的學習教具系統為單片機嵌入式開發和非可見光成像技術，該發明所涉及到的非可見光成像技術主要包括被動紫外線成像技術、被動紅外線成像技術、微波無線電成像技術。其中被動式紫外線成像技術主要用于高壓電路檢測維護，被動式紅外成像技術主要用于溫度測量。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種顯示不同頻率光波的學習教具系統，包括手持攝像設備，內置嵌入式控制系統，嵌入式控制系統中運行Android系統，該Android系統內置圖像處理程序；手持攝像設備設有彩色顯示器和設置滑桿，手持攝像設備的正面為彩色顯示器、反面設有RGB攝像頭、被動式紫外線攝像頭和被動式紅外線攝像頭、內置可調接收頻率的無線電天線；所述設置滑桿上設有檔位對應可見光、紫外線、紅外線和微波無線電頻率，所述設置滑桿分別與所述RGB攝像頭、被動式紫外線攝像頭、被動式紅外線攝像頭和無線電天線相耦接，用于設置頻率為可見光、紫外線、紅外線或微波無線電。

優選地，所述圖像處理程序為Camera360 SDK。

優選地，所述無線電天線的頻率調整范圍在100MHz到5.8GHz之間。

優選地，當滑動設置滑桿到可見光位置，RGB攝像頭拍攝的畫面發送至圖像處理程序，圖像處理程序不經過處理將畫面顯示在彩色顯示器上；

當滑動設置滑桿到紫外線位置，被動式紫外線攝像頭啟動拍攝畫面后發送至圖像處理程序，圖像處理程序將拍攝的畫面的Alpha通道調至50%半透明模式，并通過設置z-index屬性將畫面疊加到RGB攝像頭所拍攝的畫面后，顯示在彩色顯示器上；

當滑動設置滑桿到紅外線位置，被動式紅外線攝像頭啟動拍攝畫面后發送至圖像處理程序，圖像處理程序將其所拍攝的畫面的Alpha通道調至50%半透明模式，并通過設置z-index屬性將畫面疊加到RGB攝像頭所拍攝的畫面后，顯示在彩色顯示器上；

當滑動設置滑桿到微波無線電范圍時，無線電天線啟動，并將接收范圍設置為滑桿所選頻率位置，天線所獲取到的信號強弱通過中心擴散的白色圓形水波圖形顯示，信號頻率越高水波圖形波動頻率越快，信號強度越大水波圖形擴散半徑越大，最后通過設置z-index屬性將畫面疊加到RGB攝像頭所拍攝的畫面之上，顯示在彩色顯示器上。

與現有技術相比，本發明所述的顯示不同頻率光波的學習教具系統，達到了如下效果：

本學習教具系統中可以通過簡單的頻率調整，就可以以畫面的形式直觀地觀察到身邊存在的各個頻率的電磁波，從而更容易地理解光是電磁波的本質。在具體的場景中了解不同頻率電磁波的實際應用，如暖爐周圍散發出大量紅外線，從而使周圍溫度上升等。