项目申报书_淮安市科技发展_射频导纳.doc

登记序号： 计划类别： 科技攻关
分类代码： 项目编号：

科技项目计划设计任务书

项目名称： 射频导纳物位仪研制
承担单位： 淮阴工学院
单位地址： 淮安市北京北路89号 邮编： 223001
项目负责人： 刘 虎 电话： [phone]
职务职称： 讲 师
主管部门： 淮阴工学院

填报日期：2007 年 5 月1 日

淮安市科学技术局
二ΟΟ二年制
一、立项依据
射频导纳物位仪是指借助于测量导纳来确定物位的高低一种仪表，主要用于固态、液态、粉沫等物位的指示，本攻关项目主要是针对灌装粉沫、液体等物位进行连续测量产品的研制。
国际上, 由于市场的大量需求，对物位计的研究一直没有停止，出现过各种物位仪表，从测量原理上可分为：位置式，电阻式，激光式，电容，雷达波，超声波，射频导纳等多种类型。国际上研究物位计的主要厂家有德国的Endress+Hauser（E+H），德国西门子，韩国松特尔，其中以E+H的产品最为全面。
比较各种物位计的原理可知，常见的非接触式物位计有雷达物位计、激光物位计、超声波物位计、振动式物位计，这些物位计可避免物体的直接接触而产生挂料、腐蚀等问题。
雷达物位计通过发射低功率微波，遇到被测介面后反射回波，测量发射、接收的时间差而求取物位高度，适合大型容器物位测量，但价格昂贵。激光（光学）式类似于雷达式，但信号易受蒸汽等影响而衰减。振动式物位计直接放置于容器壁外，利用振动特性与物位的关系来求取物位高度。常见的接触式液位计有电容物位计、磁致伸缩式物位计、浮子式液位计、光导液位计等。磁致伸缩式物位计利用磁性浮子随液位浮动进行工作，利用传感器导管不断发出的磁脉冲，当遇到磁性浮子时形成脉冲变量来检测物位。电容利用自身电极与容器壁构成的电容，电容随被测介质物位的变化而变化。压力变送器式将测量的压力值换算成物位高度。光导液位计通过随液面浮动的浮子与码带导管内的钢带、重锤、导轮带动罐外液位计上的码带移动，通过光电检测装置读取码带的移动来测量液位。各种原理的物位计精度从高到低分别为雷达波、激光式、超声波、射频导纳、电容，数值为3mm到10mm不同，但价格差异很大，从20万到1万不等。
就连续射频导纳物位仪而言，其价格与电容或物位仪相差无几。从原理上来说，利用射频激励、变压器电桥耦合获取复合导纳大小，而导纳直接反映物位的高低。从精度要求上来看，特别是围绕解决挂料问题引起的误差而进行的技术创新，其主要技术方案有被动式、主动补偿式、斩波控制、多层屏弊、等电位法，这些技术均已应用于物位计。
综上所述，研制一种价格低廉并具有远程数字接口的连续射频导纳物位计已成为最新发展趋势。
二． 研究内容
1．主要研究内容及关键技术
（1）研制一种具有远程数字接口的连续射频导纳物位计，用于对石油储罐、油井、污水以及其它具有连续物位要求的测量，构成测试的监测网络，并使价格低廉，形成量产占有较大数量的国内外市场份额。
（2）研制一种利用射频激励有关的原理与方法，解决变压器电桥耦合获取复合导纳大小方法，高精度变送以获取导纳与物位间的关系，解决非线性及由此产生的精度问题，特别围绕解决挂料问题引起的误差。集成无线通信（如GPRS）网络模块，具有兼容性好，易升级的特点。
（3）研究仪器防挂料问题，研究主动补偿式技术，结合斩波控制和多层探头屏弊技术、等电位技术来解决。
2．主要的技术创新之处
（1）连续测量，高精度，高分辨率。
（2）解决防挂料问题，采用主动补偿式技术、斩波控制、多层探头屏弊以及等电位技术是本项目的创新之一。
（3）智能多种接口的设计，解决包括数字接口以及远程无线GPRS接口问题。
3．主要的技术指标
（1）输出方式：电流4—20mA，数字接口，GPRS接口
（2）整机精确度：O.2级，±80uA。
（3）量程：6m
（4）适用被测介质温度：O℃ ～+150℃
（5）适用被测介质压力：小于0.2MPa；
采用合理的电路设计，在不影响技术性能指标的前提下尽可能选择低价元器件，以降低产品成本。在上述技术指标下，单台成本在1000元左右，销售价可在4500元以上。并通过功能集成，方便用户使用，提高工作效率。通过产品的研究及生产，提高同类产品的竞争力，以提高我省、我国的产品竞争力。
三、 研究试验方法及技术路线
研究实验方法：
（1）研究射频导纳测试中的相关技术，对主动补偿式技术，结合斩波控制和多层探头屏弊以及等电位技术进行研究开发，形成用于解决本攻关项目中的有关技术。
（2）针对仪表精度较高的特点，重点解决高频交流电桥，特别是低功耗条件下的测试工作。
（3）提高抗干扰能力，采用斩波方式，瞬态干扰抑制电路，提高仪器整体的抗干扰能力。
（4）系统调试。本仪器涉及高频正弦波发生器，交流电桥，精密电压放大，斩波，干扰抑制，精密电流放大，电流反馈等模块，每一部分都要有较高的精度，调试的成功与否，是本系统的重中之重。
实现该课题的技术路线如下：
对系统功能进行模块划分 设计系统原理图 硬件设计
单元功能测试 系统统调 样机测试 形成样机 技术资料整理 生产设备、调试设备购置 产生规模效益
四、 现有研究条件和工作基础
1、近几年来，课题组成员主持或参与了多个教学、科研项目，如下所示：
（1）刘虎讲师主持科研项目：
①应用于IP网络的射频IC卡读卡器设计，淮安市科技发展项目（ HAG05055 ），已通过市级鉴定。
②住宅小区智能化系统的研究与开发，淮安市科技发展指导项目（ HAG04052 ），已完成。
③基于电话网络的办公楼防火防盗报警系统设计，淮安市科技发展批导项目（ HAG02030 ），已结题。
④基于WEB的组件集成技术的研究，淮阴工学院科研基金项目，已结题。
⑤基于ARM技术的射频IC卡读卡器研究与开发，淮阴工学院青年基金项目，正在进行。
⑥HID灯控制器设计，横向课题，已小批量生产试用。
⑦淮安人民大会堂射频IC卡检票系统设计，横向课题，已在淮安人民大会堂使用。
⑧淮安本田4S店监控系统设计，横向课题，已完成。
⑨体能测试仪—JH-1210型电子身高计和JH-1442型电子坐位体前屈仪，横向课题，已在常州锐鹰电子有限公司批量生产。
⑩另外，还参与省市级科研项目12项。
（2）丁卫红副教授主持、参与科研项目：
①网络化数字综合测控平台的研究与开发”，淮安市科技发展项目（HAG04054），已完成。
②电网品质估计及补偿方案研究，省教育厅自然科学基金项目（00KJB510005），已结题。并已开发出产品“智能抽油瞬时无功补偿器”和便携式“电参数计算机采集&分析仪”等多套均已用于江苏油田等。
③电能安全监测及谐波抑制研究，省教育厅自然科学基金项目，已结题。
④染整机自动探边装置的研究与开发，横向课题，已在企业应用。
（3）课题组其他成员主持、参与科研项目：
①基于互联网、手机的按购买效果付费的新媒体技术平台，上海市浦东新区科技发展基金创新资金创新攻关项目（PKC2006—135），已完成。
②淮阴工学院继续教育学院成绩查询系统，横向课题，已完成。
③档案馆综合监控系统，2001.12年通过市级鉴定，研究成果在淮安、连云港和山东枣庄应用。
④电能安全监测及谐波抑制，省教育厅自然科学基金项目（02KJB520010），已结题。
⑤城建档案图文综合管理设计与实现，2004年8月通过淮安市科技局鉴定。
⑥交通违禁区域的自动识别与处理系统研究和开发，2004年8月通过淮安市科技局鉴定。
2．本课题组主要成员发表了多篇论文（论著），近几年的主要论文（论著）有：
⑴刘虎.校园一卡通系统方案设计. 淮阴工学院学报，2006.6
⑵刘虎.计算机系统维护技术. 高等教育出版社，—应用型本科院校教材，2003.9，
⑶刘虎.一种适时动画图象内存预叠加显示算法及其应用. 计算机与现代化, 2002.5
⑷刘虎.智能型太阳能热水器水位水温测控系统研制. 淮阴工学院学报，2002.10
⑸丁卫红.基于ISP技术步进电机控制器研制，电气自动化，2003.4，获淮安市自然科学论文三等奖。
⑹丁卫红.高功率因数可逆蓄电池充电器的技术研究，电子产品世界，2001.11
⑺丁卫红，赵建洋，谢少军.单相高功率因素可逆变换器的技术研究，淮阴工学院学报，2001.5，获淮安市自然科学论文三等奖。
⑻章 慧,陈学斌.动态实用报表系统的开发与应用. 应用科技,2002(4)
⑼章 慧,陈学斌.基于ＶＢ的通信中间件的开发与实现. 计算机应用,2003（5）
⑽章 慧,陈宏明. 基于轮廓特征的二维碎片拼合技术的研究.微电子学与计算机，2006（12）
⑾赵建洋.一种少数点FFT递归算法及其应用，振动与冲击，2005
⑿赵建洋.一种频率抽取FFT蝶形递归算法及其高效应用，淮阴工学院学报，2002.5
⒀赵建洋.实时数据采集系统资源分配研究，淮阴工学院学报，2002
⒁严云洋等，视频检测式越黄线电子警察的设计与实现，计算机工程与应用，2005
3．课题组包含了计算机应用、电子技术、网络技术等专业技术人员。其中项目申请人为淮阴工学院青年骨干教师，淮安市“十百千”第三层次培养对象。另外，还有二人次为省“青蓝工程”优秀青年骨干教师，三人次为淮阴工学院青年骨干教师，大部分人员多次合作，已形成了相对固定的科研团队。
4．项目主要成员承担过多项省市级、横向科研项目，在技术方面积累了丰富的研发经验，本项目所涉及的关键技术——射频技术、精密测量技术、网络技术、抗干扰技术等，课题组成员在以往的项目研发中都有或多或少的研究。另外，课题组成员学历、学位层次较高，具有较强的理论功底，为该项目的实施提供了较强的理论和实践基础。
5．淮阴工学院对教师的科研工作极其重视和支持，学校出台了一系列政策措施，鼓励科研，其中规定对教师的纵向课题，学校按批准经费的1：0.5，给予配套资金，并在实验条件、科研和教学时间等方面提供一定的便利和保证。
五、 计划进度
研究时间：2007年6月——2008年12月。
序号
时间
项目承担单位1：
淮阴工学院
项目承担单位2：
金湖县帅登仪器仪表厂
1
2007.6~2007.8
技术调研、方案论证
市场调研、需求分析
2
2007.9~2007.10
系统功能模块划分，原理图设计
技术、人员、资金可行性分析
3
2007.11~2007.12
系统硬件电路设计
小批量器件采购，成本核算
4
2008.1~2008.6
硬件焊接、模块调试
购置生产设备，调试设备
5
2008.7~2008.10
系统再设计、调试，完成样机
产品小批量生产
6
2008.11~2008.12
总结，鉴定
产品批量生产，产生规模经济效益
六、 项目研究预期成果及效益
1、研究射频导纳物位计的有关测量、数据处理理论与技术，申请专利1－2项。
2、资助发表核心期刊论文1-2篇，其它级别论文1-2篇。
3、形成新产品样机5台，满足技术指标要求。
4、形成生产线1条，含焊接，调试，校准，测试，检验等。
5、采用合理的电路设计，在不影响技术性能指标的前提下尽可能选择低价元器件，以降低产品成本。单台成本在1000元左右，销售价可在4500元以上。年产达到4000台生产能力，可以形成产值1800万元，实现利税700万元左右，产业化前景十分广阔。
七、 承担项目单位及分工
1、项目承担单位1：淮阴工学院。主要完成项目的技术调研，产品研究开发，样机试制调试，生产技术指导服务等工作。
2、项目承担单位2：金湖县帅登仪器仪表厂。主要完成厂房建设，产品批量生产，购置生产设备及调试仪器，产品推广、安装、调试，产品售后服务工作。
2、项目协作单位：淮安市联创数码科技有限公司。主要提供试验场所，对系统功能验证，提出修改意见，基于电子商务的产品推广应用等工作。
八、 经费概算及来源
1、项目预计总经费 60 万元，其中向市科技局申请 10 万元。
2、项目承担单位2：金湖县帅登仪器仪表厂出资 50 万元。
3、项目承担单位1：淮阴工学院按市科技术局批准金额1：0.5配套研发经费。
经费单位：万元
经费投入预算
经费支出预算
来源
预算数
科目
预算数
部门拨款

设备购置费
30
市拨款
10
能源材料费
10
银行贷款

试验外协费
4
单位自筹
50
资料、印刷费
1
其他

租赁费
2

差旅费
4

鉴定、验收费
3

管理费
2.5

其他费用
3.5
合计
60
合计
60
备注：其他费用包括论文版面费、软件费以及实验硬件费等
设备购置费包括购置调试、测试设备。

九、 项目主要研究人员
姓名
单位
性别
年龄
专业
学位
职称
项目中承担工作
刘虎
计算机系
男
34
计算机应用
硕士
讲师
总体方案设计实施
丁卫红
电气系
女
40
电子技术
硕士
副教授
样机调试
章慧
计算机系
女
36
机电一体化
硕士
讲师
收集资料，调研
金鹰
计算机系
女
39
计算机应用
硕士
副教授
技术调研
赵建洋
计算机系
男
45
电力电子
博士
副教授
样机调试
严云洋
计算机系
男
40
计算机应用
博士
副教授
系统设计、调研
陈宏明
计算机系
男
40
计算机应用
硕士
副教授
技术调研
马岱
计算机系
男
30
电子技术
硕士
讲师
硬件设计、绘图
丁瑾
计算机系
女
33
电子技术
硕士
讲师
硬件设计
金圣华
计算机系
女
30
计算机应用
学士
讲师
样机调试
王红艳
计算机系
女
25
计算机应用
学士
助教
资料收集整理
张海艳
计算机系
女
25
计算机应用
学士
助教
资料收集整理
李芬芬
计算机系
女
25
计算机应用
学士
助教
资料收集整理
李涟文
金湖县帅登仪器仪表厂
男
52
管理

需求分析，人员组织
朱爱昌
金湖县帅登仪器仪表厂
男
45
电子技术
学士
工程师
需求分析，批量生产
徐金波
淮安联创数码科技有限公司
男
33
电子技术

工程师
成果推广

十、 承担单位审查及承诺意见、盖章
同意申报，按批准经费1：0.5提供配套经费

第一承担单位 第二承担单位
（法人签字） （法人签字）
盖章 盖章
年 月 日 年 月 日

十一、 协作单位审查及承诺意见、盖章
参与设计，合作推广应用，提供必要的人、财、物支持。
（法人签字）
盖章
年 月 日
十二、 项目主管部门审查及承诺意见、盖章

盖章
年 月 日

10