Быстродействующий калибратор

Быстродействующий калибратор
1. Классификация (тематическое направление, не более двух)
Приборостроение
2. Назначение и область применения
Калибратор предназначен для поверки, калибровки или градуировки измерительных
приборов, установок методом сличения.
Область применения: Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) и измерительные
системы (ИС), применяемые в составе систем поддержки принятия решений, систем
контроля и диагностики, автоматизированных систем управления технологическими
процессами в различных областях деятельности, например, в гидро-, тепло- и атомной
энергетике; нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленности; предприятиях
наноиндустрии и других.
3. Краткое описание (суть) проекта
Для достижения высокого быстродействия предлагается использовать фильтр с
перестраиваемой структурой, что позволит осуществлять заряд емкости конденсатора
фильтра с малой постоянной времени и фильтрацию выходного напряжения калибратора с
большой постоянной времени.
4. Актуальность и новизна идеи (конкретное инновационное решение)
Актуальность разработки обусловлена тем, что компоненты измерительных каналов ИВК
и ИС обладают неизбежной нестабильностью своих метрологических характеристик
(вызванной как фактором времени, так и воздействием влияющих величин – температура
и влажность окружающего воздуха, напряжение и частота питания и т.д.), а также
невозможностью даже временной остановки большинства ИВК и ИС, необходимой для
проведения периодических регламентных работ, связанных с демонтажем компонентов и
их градуировкой в измерительных лабораториях.
5. Научно-техническое описание
Именно поэтому необходимо создание калибратора, позволяющего проводить
градуировку измерительных каналов ИВК и ИС в рабочих условиях без демонтажа
компонентов измерительных каналов ИВК и ИС. Такой калибратор должен обладать
высокой точностью и быстродействием и сохранять свои метрологические
характеристики в широком диапазоне влияющих факторов, т.е. в рабочих условиях
эксплуатации ИВК и ИС.
Для достижения высокой точности (пределы допускаемой погрешности от нелинейности
функции преобразования ± 0,0001 %) предлагается использовать высокоточный
цифроаналоговый преобразователь с периодической коррекцией погрешности. Для
достижения высокого быстродействия (время установления выходного напряжения 100
мкс) предлагается использовать фильтр с перестраиваемой структурой, что позволяет
осуществлять заряд емкости конденсатора фильтра с малой постоянной времени (во время
переходного процесса) и фильтрацию выходного напряжения калибратора с большой
постоянной времени (в установившемся режиме).
6. Предлагаемая к выпуску продукция
Быстродействующий калибратор
7. Существующие аналоги и преимущества перед ними
К аналогам можно отнести калибраторы, построенные на основе широтно-импусльной
модуляции и ЦАП, построенные на основе метода коммутационного инвертирования.
Калибраторы, построенные на основе широтно-импусльной модуляции, наряду с высокой
точностью, обладают невысоким быстродействием (от десятков миллисекунд до
нескольких минут), существенными шумами выходного напряжения (единицы
милливольт) и существенными массогабаритными показателями. ЦАП, построенные на
основе метода коммутационного инвертирования, совмещают высокую точность и
быстродействие, но обладают существенными шумами выходного напряжения (единицы
милливольт), что в большинстве случаем неприемлемо.
8. Анализ рынка (потенциальные потребители, география проекта)
В настоящее время в государственном реестре России зарегистрировано более 6000
измерительных и управляющих систем различного типа. При этом количество
измерительных систем, применяемых в России, составляет несколько сотен тысяч.
Если предположить, что хотя бы каждая сотая система должна обладать повышенной
точностью, то с уверенностью можно сказать, что не менее тысячи систем требуют
модернизации. Если также предположить, что для повышения точности половины этих
систем будет принят метод повышения точности коррекцией погрешностей
измерительных каналов ИВК и ИИС, то для реализации этого метода потребуется не
менее 500 калибраторов.
В настоящее время на рынке предлагаются некоторые модификации калибраторов,
которые сохраняют высокую точность в широком диапазоне изменения влияющих
факторов, но вместе с тем имеют невысокое быстродействие. К ним относятся
калибраторы фирм Artvik, Druck и т.п. стоимостью около 500 тыс. руб. Более точные
калибраторы фирм Fluke, Transmille и т.д. сохраняют свои точностные характеристики в
узком диапазоне влияющих факторов и не могут применяться для встроенного
метрологического контроля измерительных каналов ИВК и ИИС, а кроме того имеют
непомерно высокую стоимость – от 1 до 4 миллионов рублей.
Исходя из этого, потенциально требуется не менее 100 высокоточных
быстродействующих калибраторов для встроенного метрологического контроля
измерительных каналов ИВК и ИИС.
9. Защита интеллектуальной собственности (наличие правоохранных и
прочих документов)
Планируется к защите
10. Информация об участии проекта в конкурсах инновационных
проектов, в т.ч. в федеральных (название конкурса, организатор, сроки
проведения, результаты участия)
Не участвовал
11. Состояние проекта
Стадия разработки: НИР, эскизный проект
Быстродействующий калибратор проектировался на кафедре «Метрология и системы
качества» и внедрён:
– в НПО «Система» (г. Львов) в составе исходной образцовой установки для измерения
отношения электрических постоянных напряжений при определении нелинейности
электрических величин;
– в Центре автоматизации научных исследований и метрологии Академии наук
Молдовы (г. Кишинёв);
– в СКБ ВТ института кибернетики Академии наук Эстонии (г. Таллинн).
12. Фотоматериал (3-5 фотографий)
13. Схема реализации проекта (предстоящие этапы и основные
сложности - риски)
Основные этапы реализации проекта:
1 Разработка ТЗ на НИР – 2 мес.
2 Разработка эскизного комплекта конструкторской документации – 9 мес.
3 Изготовление макетного образца калибратора - 6 мес.
4 Испытания макетного образца калибратора - 2 мес.
5 Составление отчета по НИР – 3 мес.
6 Разработка проекта ТЗ на ОКР – 2 мес.
Предполагаемые сложности и риски при реализации проекта:
При финансировании проекта в заявленном объеме существенных организационных и
технических сложностей в реализации проекта не предвидится, поскольку творческий
коллектив обладает достаточным опытом проведения аналогичных работ. Риск, что цели
НИР не будут достигнуты, минимален.
14. Имеющиеся ресурсы для реализации проекта (производственные
мощности, сырье, трудовые ресурсы, инвестиционная площадка,
инфраструктура)
Не имеется
15. Необходимые ресурсы для реализации проекта
Наименование статьи затрат
Материалы и
комплектующие для
изготовления макетных
образцов
Расшифровка статьи
1 Радиодетали:
– микросхемы ЦАП,
– операционные усилители,
– электрорадиокомпонентов
– и др.
2 Материалы для
изготовления экранов и
Сумма, тыс. руб.
430
80
Затраты на оплату работ
сторонних организаций
Прочие расходы
термостата
Итого по статье
1 Изготовление печатных
плат
2 Разработка методов
испытаний
3 Проведение испытаний
4 Опытная эксплуатация
Итого по статье
Расходы на сертификацию
продукции, командировки,
юридические и
информационные услуги
Итого по статье
Итого
510
10
90
90
60
250
250
250
1010
16. Финансовые показатели проекта
Общая
стоимость
проекта,
млн. руб.
Необходимы
е
для
привлечения
инвестиций,
млн. руб.
Срок
реализац
ии
проекта,
мес.
Период
окупаемост
и проекта,
мес.
1,01
1,01
24
На
этапе
техническо
го проекта
при
составлени
и бизнесплана будет
проработан
вопрос
периода
окупаемост
и проекта
Предполагаемый
объем выпуска и
реализации, млн.
руб./год
Имеющиеся
ресурсы
для
реализации
проекта
(производствен
ные мощности,
сырье,
труд.
ресурсы и др. )
На
этапе Не имеется
технического
проекта
при
составлении
бизнес-плана
будут
проработаны
вопросы
предполагаемого
объема выпуска и
реализации
продукции
17. Перспективы развития (при получении инвестиций), возможные
результаты по этапам реализации проекта
Перспективы развития проекта будут сформулированы по окончанию работ по текущему
этапу.
Стадия разработки на завершающем этапе: технический проект
Степень готовности на завершающем этапе: опытный образец
18. Ожидаемый социально-экономический эффект (количество
создаваемых рабочих мест, налоговые поступления в бюджеты всех
уровней)
На этапе технического проекта при составлении бизнес-плана будут проработаны вопросы
ожидаемого социально-экономического эффекта.
19. Команда проекта
19.1. Руководитель проекта (Ф.И.О., место работы/учебы, должность)
Данилов Александр Александрович, кафедра «Метрология и системы качества», зав.
кафедрой
19.2. Участники проекта (Ф.И.О., место работы/учебы, должность, роль в
проекте)
1) Баранов Виктор Алексеевич, кафедра «Метрология и системы качества», доцент,
разработчик
2) Сибринин Борис Петрович, кафедра «Метрология и системы качества», ст.
преподаватель, разработчик
20. Контактная информация
20.1. Название предприятия (организации)
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Пензенский государственный университет»
20.2. Информация о предприятии (сфера деятельности)
Образовательная деятельность, научная деятельность, инновационная деятельность
20.3. Руководитель (Ф.И.О., должность)
Волчихин Владимир Иванович, ректор
20.4. Адрес
440026, г. Пенза, ул. Красная, 40
20.5. Телефон/Факс, электронная почта, web-сайт
(8412) 56-35-11/(8412) 56-51-22, [email protected], http://www.pnzgu.ru/
21. Дата представления или последнего обновления информации
14.11.2010