Проект: Импульсный уровнемер отечественного производства

В результате проекта должен быть реализован многофазный импульсный уровнемер с выполнением требований для внесения в реестр российской радиоэлектронной продукции и перечень средств измерений отечественного производства. Предполагается переработка и реализация узлов питания; индикации; обработки данных; проводной и беспроводной передачи данных, а также интеграция с разрабатываемым СВЧ-блоком, корпусирование с учетом требований промышленности, проработка вопросов технологии изготовления и разработки документации.

Актуальность проекта обусловлена: 1) отсутствием на рынке многофазных импульсных уровнемеров российского производства. При этом потребность таких устройств, согласно оценке закупок зарубежных аналогов, составляет более 5000 шт./год; 2) стратегией импортозамещения РФ, а также конкурентным преимуществом, достигаемым в результате внесения в реестр российской электронной продукции и перечень средств измерений отечественного производства.

Предметом разработки является многофазный импульсный уровнемер, разработанный с учетом требований и имеющий всю необходимую техническую документацию для включения в реестр российской радиоэлектронной продукции и перечень средств измерений отечественного производства.

Методы разработки, включая аналитический обзор, электростатическое и электродинамическое моделирование, проектирование с использованием современных САПР, макетирование и прототипирование.

Разрабатываемый уровнемер основан на стандартной технологии импульсной рефлектометрии (TDR). При этом в устройстве предполагается автоматизированная обработка измеренных данных с возможностью интерпретации данных на основе разработанных ранее алгоритмов, предложенных в диссертации на соискание степени к.т.н. "Способ и устройства определения структуры и параметров многослойных сред на основе модифицированного TDR-метода". Также предполагаемая новизна заключается в разработке и использовании новых технических решений для обеспечения проводной и беспроводной приёмо-передачи данных.

Ранее был разработан прототип многофазного импульсного уровнемера на зарубежной компонентной базе, на текущий момент выполняется разработка импульсного СВЧ-блока уровнемера, который позволит сравниться по техническим характеристикам с лучшими мировыми аналогами. Проект по разработке импульсного уровнемера является победителем и финалистом международных конкурсов технических проектов и был поддержан из различных источников: УМНИК и СТАРТ Фонда содействия инновациям, "Инновационная радиоэлектроника", "Innovation Awards", InnoLab, ВОИР и др. Научные работы (патенты, публикации): 1) диссертация на соискание степени кандидата технических наук "Способ и устройства определения структуры и параметров многослойных сред на основе модифицированного TDR-метода". 2) Патент на изобретение: "Способ измерения уровней многослойных сред и устройство для его осуществления" №2723978, дата регистрации: 18.06.2020 г. 3) Получены 5 свидетельств о государственной регистрации программы для ЭВМ; 4) По теме опубликовано более 20 научных работ, в том числе индексируемые в Scopus, WoS, входящие в перечень ВАК.

На рынке присутствуют широкий ряд производителей измерителей уровня из различных стран: Германия (VEGA, Siemens, KROHNE и др.); США (Emerson Electric, AMETEK, Magnetrol и др.); Швейцария (Endress+Hauser, ABB), Россия (ООО «Контакт-1», ООО «СКБ Приборы и системы», ООО «НПО «РИЗУР», ООО НПП «СЕНСОР» и др.) Устройства измерения уровней для многослойных сред ограничиваются поплавковым, ультразвуковым и радиоволновым методами измерения. Недостатками поплавковых уровнемеров являются наличие подвижных частей, и, как следствие, невозможность применения в средах, образующих налипание или отложение осадка на поплавок или буек; необходимость подбора плотности поплавка под слои, расположенные над и под поплавком и др. К недостаткам ультразвуковых уровнемеров можно отнести: зависимость показаний уровня от параметров измеряемых жидкостей (температуры, влажности, давления, концентрации), невысокое пространственное разрешение, сложность получения узкой диаграммы направленности. Радиоволновые методы лишены перечисленных недостатков, что приводит к постепенному переходу рынка на устройства данного типа. В связи с этим будут рассмотрены измерители уровней из данной категории. Зарубежные компании, имеющие решения, способные проводить измерение уровней многослойных жидкостей: VEGA (серия Vegaflex), Krohne (серия Optiflex), Emerson (серия Rosemount 3300, 5300), Honeyway (серия Smartline), Magnetrol (серия Eclipse), Endress+Hauser (серия Levelflex FMP), ABB (серия MT5000). Все решения основаны на методе импульсной рефлектометрии. Точность измерения уровня верхней границы раздела для всех устройств лежит в диапазоне от 2 до 3 мм. Точность определения внутренней границы раздела сред: Vegaflex-83, Optiflex-8200 - 5 мм; остальные - 25 мм. Заявленная точность предлагаемого устройства: 3 мм для верхней границы раздела, 5 мм для внутренних границ раздела, является сопоставимой с лучшими мировыми аналогами. Российские решения, основанные на методе импульсной рефлектометрии, но не имеющие функции измерения уровней многофазных жидкостей: ООО «НПО РИЗУР» РИЗУР-1300, ООО "НПП "Сенсор" СЕНС УМВ, АО "Альбатрос" РДУ3, УТР1, АО "ТЕККНОУ" ТИТАН-370У. Данные устройства позиционируются в перечне средств измерений отечественного производства как аналоги зарубежных многофазных уровнемеров, при этом не имеют функции измерения уровня межфазного уровня.