В 2021 г. утверждён Государственный первичный эталон единицы спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения в диапазоне частот от 0,002 до 178,3 ГГц ГЭТ 21-2021. В качестве первичных эталонных мер в состав ГЭТ 21-2021 введены низкотемпературные генераторы шума. Исследованы спроектированные и изготовленные первичные эталонные меры: два коаксиальных низкотемпературных генератора шума в диапазонах частот 0,002–4,0 ГГц, 4,0–12,05 ГГц и три волноводных низкотемпературных генератора шума в диапазонах частот 12,05–17,44 ГГц, 17,44–25,86 ГГц, 25,86–37,5 ГГц. Исследованы и рассчитаны эквивалентные шумовые температуры первичных эталонных мер. Воспроизводимое значение эквивалентной шумовой температуры для коаксиальных низкотемпературных генераторов шума составило 77,5–84,82 К и волноводных низкотемпературных генераторов шума – 78,4–80,53 К. Разработаны и изготовлены компараторы – приёмники шумового сигнала в пяти диапазонах: в двух коаксиальных трактах 0,002–4,0 ГГц и 4,0–12,05 ГГц; в трёх волноводных трактах 12,05–17,44 ГГц; 17,44–25,86 ГГц и 25,86–37,5 ГГц. Увеличен динамический диапазон измерений и уменьшена погрешность передачи единицы спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения. Суммарная погрешность воспроизведения единицы спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения составила 0,24–0,30 К, расширенная неопределённость передачи единицы спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения вторичным эталонам и рабочим эталонам 1-го разряда – 0,4–0,8 К, погрешность измерений спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения уменьшилась в 1,5 раза. Проведён сравнительный анализ неопределённостей при передаче единицы спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения от первичных эталонных мер вторичным эталонам и рабочим эталонам 1-го разряда. Результаты данной работы применимы в радиопромышленности при измерении шумовых параметров. Значения чувствительности приборов и устройств, работа которых зависит от уровня шумовых электромагнитных колебаний, контролируются мерами спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения – измерительными генераторами шума.

Рассмотрены проблемы, возникающие в результате неоднозначной трактовки понятий, введённых в документах D1 Международной организации законодательной метрологии. Исследованы и проанализированы следующие документы D1: «Закон о метрологии» (1975), «Элементы закона по метрологии» (2004), «Основные положения для закона по метрологии» (2012) и «Национальные системы метрологии – развитие институциональных и законодательных основ» (2020). Рассмотрены законы Российской Федерации, разработанные на основе документов D1, а также отечественные и зарубежные публикации по данному вопросу. В результате проведённого анализа показаны проблемы, связанные с актуальными в современном мире и экономике метрологическими понятиями, такими как «национальная система измерений» и «национальная метрологическая инфраструктура». Показано различное видение специалистами в области метрологии содержания этих важных и повсеместно применяемых понятий. Сформулирован перечень основных элементов, входящих в состав понятий «национальная система измерений» и «национальная метрологическая инфраструктура». Результаты исследования можно использовать для актуализации нормативных и законодательных документов в области метрологии.

Проанализированы выборки данных с интервальной неопределённостью. Предложено в качестве меры (функционала) совместности интервальных величин и их выборок использовать меру (индекс) Жаккара, широко применяемую при сравнении множеств в различных проблемных областях. Представлены сведения об интервальном анализе, классической и полной (Каухера) интервальных арифметиках. Для интервальных величин введены необходимые понятия и определения операций, в частности, обобщения понятий пересечения и объединения множеств. Мера Жаккара обобщена на случай данных с интервальной неопределённостью и выборок интервальных данных. Подробно описаны различные варианты отношений интервалов – от их совпадения до несовместных случаев. Даны различные определения меры Жаккара, как симметричные, так и несимметричные относительно операндов. Рассмотрены связи предложенной меры с интервальной модой и результатов вычислений с твинами. Приведён практический пример нахождения информационного множества интервальной задачи с использованием новой меры. Представлены два направления применения как симметричной, так и несимметричной меры – вычислительные процессы (для характеризации итерационных вычислительных процессов) и анализ данных (для характеризации рабочих областей измерений и классификации данных по набору признаков).

Рассмотрена задача контроля технического состояния опытных образцов многоагентных систем. Проанализирована классическая процедура контроля применительно к групповым объектам испытаний нового типа – многоагентным системам. Установлено, что выполнение необходимого условия контроля – наблюдаемости состояний объекта испытаний применительно к многоагентной системе неочевидно, поскольку необходимо правильно детектировать каждый элемент объекта с достаточно высокой вероятностью. В противном случае результат контроля становится недостоверным, так как происходит смешение элементов вектора измеряемых параметров. Показано, что для группового объекта в качестве таких параметров выступают состояния его элементов. С целью обеспечения требуемой наблюдаемости и, следовательно, корректности задачи контроля предложено использовать в качестве регуляризаторов дополнительные высокоинформативные признаки. Поиск данных признаков производится в трёх направлениях: анализ гиперспектрального изображения элементов с поиском уникальных форм спектра, которые соответствуют материалам, характерным для того или иного элемента; анализ расположения данных материалов и возможности различной комбинации признаков формы спектра и расположения материалов; инфракрасный портрет элементов в среднем инфракрасном диапазоне для выделения характерных ярких областей, соответствующих расположению функциональной аппаратуры. Отмечено, что использование данных признаков с точки зрения обработки данных, поступающих от информационно-измерительных систем, требует определённой подготовки и, желательно, автоматизации. При автоматизации предложено применять однопроходные нейросетевые детекторы. Полученные результаты будут полезны при разработке системы сбора и анализа информации для испытаний опытных образцов многоагентных систем.

Рассмотрены методы непрерывного измерения массы образцов диэлектрических материалов в процессе микроволновой термообработки на частоте 2,45 ГГц. Показано, что непосредственное измерение массы образца электронными весами в ходе микроволновой обработки затруднено, поскольку внутри рабочей камеры невозможно использовать проводящие материалы из-за наводок в них токов, искажающих результаты измерений. Предложена методика непрерывного измерения массы образцов диэлектрических материалов при микроволновой термообработке. Методика основана на методах термогравиметрического анализа. Разработана оригинальная измерительная система, реализующая указанную методику и состоящая из отдельных модулей: находящегося внутри рабочей камеры подвеса с образцом и расположенных снаружи камеры тензодатчика, спектрометра и систем обработки и преобразования сигнала. Применение модульной компоновки позволяет максимально удалить измерительную систему от источника электромагнитного излучения, избежать искажения сигнала и изолировать измерительное оборудование от микроволнового воздействия. Разработанная методика непрерывного измерения массы образцов при микроволновой термообработке апробирована, и получены зависимости изменения массы, которые позволили выявить два характерных этапа карбонизации материала, различающихся скоростью изменения массы образца. Суммарная погрешность методики составляет менее 1 %, при этом основной вклад в погрешность вносит ошибка квантования при аналого-цифровом преобразовании. Предложенную методику можно применять при работе систем автоматизированного управления процессами микроволновой обработки материалов.

Рассмотрены гониометрические методы измерений показателя преломления оптически прозрачных материалов. Предложен модифицированный метод постоянного отклонения для измерения показателя преломления трёхгранных призм. Предложенный модифицированный метод не требует измерения преломляющего угла призмы, что упрощает процесс измерений по сравнению с широко распространёнными методами наименьшего отклонения (метода Фраунгофера) и автоколлимации (метода Литтрова-Аббе). Для реализации предложенного метода применена гониометрическая система, предназначенная для измерения углов, образованных плоскими поверхностями объектов. Для отражения преломлённого луча на его пути расположено неподвижное зеркало, а показатель преломления материала призмы найден в результате решения системы уравнений. Приведены результаты экспериментального исследования трёхгранной призмы из оптического стекла марки K-8 с помощью предложенного метода и их сравнение с показаниями, полученными с помощью метода наименьшего отклонения. Предложенный модифицированный метод постоянного отклонения можно применять для исследования трёхгранных призм из оптически прозрачных материалов, а также жидких оптически прозрачных веществ, помещённых в полую трёхгранную призму.

Рассмотрена характеризация аналоговых оптических трактов и показано, что особый практический интерес представляют изучение, учёт и снижение нелинейностей, вносимых элементами оптического тракта в выходной сигнал при фотодетектировании. Приведены методы анализа нелинейных искажений аналоговых оптических трактов с внешней модуляцией и предложено применять для их характеризации высокоразрешающие анализаторы оптического спектра. В методах анализа используются результаты измерений оптического спектра, по которым характеризуется непосредственно оптический сигнал тракта без учёта влияния вносимых при фотодетектировании нелинейностей. Представлена аналитическая модель процесса модуляции монохроматического светового излучения двухтоновым радиочастотным сигналом с помощью электрооптического модулятора Маха-Цендера. Рассмотрена взаимосвязь нелинейных спектральных составляющих оптического модулированного и радиочастотного сигналов на выходе фотодетектора. Экспериментально исследованы оптический и радиочастотный спектры сигналов АОТ на специально собранном измерительном стенде. Приведены результаты экспериментов по измерению свободного динамического диапазона аналоговых оптических трактов с применением высокоразрешающих радиочастотного и оптического спектроанализаторов. Обсуждены возможные причины деградации свободного динамического диапазона в процессе фотодетектирования. С использованием аналитической модели нелинейностей модулятора Маха-Цендера экспериментально оценён вклад нелинейности фотодетектирования в искажения выходного сигнала оптического тракта и продемонстрированы различия мощности продуктов интермодуляции для сверхвысокочастотных фотодиодов двух типов.

Рассмотрены проблемы, возникающие при использовании автоматизированной системы управления работой термокомпрессионного деформационного оборудования. Автоматизированная система предназначена для контроля течения металла при формировании геометрически сложных изделий в условиях изотермической штамповки и штамповки в состоянии сверхпластичности. К выявленным проблемам относятся несоблюдение температурно-скоростных параметров деформирования, инерционность системы, сложность переналадки системы при изготовлении деталей из разных материалов или переходе на другое оборудование. Для преодоления инерционности системы предложено использовать цифровые экстраполяционные алгоритмы, основанные на экспериментальных значениях фактических характеристик хода рабочих органов установки при воздействии тока в зависимости от его силы и длительности воздействия, и применять широтно-импульсную модуляцию для управления подачей тока на нагревательные элементы. Внесены изменения в аппаратную часть автоматического блока управления установки и в прикладную управляющую программу TermoControl 3.1 Alpha. Разработана версия программы TermoControl 3.7 Alpha, которая обеспечивает высокую точность соблюдения температурно-скоростных параметров штамповки: отклонение от заданных параметров нагрева (погрешность) не более 2–4 °С; погрешность скорости деформирования не более 0,1·10–3 мм/с. Создана обширная база данных режимов нагрева, выдержки и охлаждения, основанная на результатах прогнозирования хода для термокомпрессионного оборудования различных типов и моделей. Применение усовершенствованной автоматизированной системы управления позволило достичь отклонений от заданных режимов нагрева и деформирования, не выходящих за пределы статистической погрешности.

Проанализированы способы повышения точности измерения влажности сыпучих материалов (зерна и зернопродуктов) влагомерами с различными преобразователями влажности. Разработан ёмкостный преобразователь влажности с цилиндрическим электродом, реализующий аддитивно-логометрическую схему коррекции температурной погрешности. Данную схему также можно использовать и в ёмкостных преобразователях с нецилиндрическими электродами. Экспериментально получена зависимость реактивного сопротивления преобразователя влажности от электрической ёмкости в процессе работы влагомера с сыпучими материалами. Показано, что при ёмкости преобразователя влажности 2 пФ реактивное сопротивление резко уменьшается, а далее с увеличением ёмкости плавно уменьшается. Исследована функциональная зависимость чувствительности ёмкостного преобразователя влажности с цилиндрическим электродом от реактивного сопротивления и показано, что чувствительность уменьшается с увеличением реактивного сопротивления. Максимальная чувствительность ёмкостного преобразователя влажности сыпучих материалов достигается при реактивном сопротивлении 0,5⋅10⁴ Ом, что соответствует максимальному значению электрической ёмкости преобразователя. Полученные результаты можно применять при проектировании основных элементов преобразователя влажности с цилиндрическим электродом, входящего в состав влагомеров для измерения влажности зерна и зернопродуктов.

Рассмотрена проблема, возникающая при амплитудно-фазовой калибровке гидрофонов методом взаимности и заключающаяся в нарушении согласованности характеристик гидрофона, которые указывает производитель. Нарушение указанной согласованности характеристик обусловлено необходимостью определять фазочастотную характеристику при калибровке гидрофона. Размеры приёмной части гидрофона и положение акустического центра производитель устанавливает по чертежу приёмной части и тем самым подменяет акустические параметры геометрическими. Для восстановления согласованности характеристик предложено определять положение акустического центра и эквивалентный размер приёмной части гидрофона по результатам акустических измерений. Показано, что смещение акустического центра гидрофона относительно его геометрического центра – характерное явление, а геометрический и измеренный акустически размеры активного элемента могут различаться. Для обеспечения единства акустических измерений предложено ввести понятие эквивалентного радиуса и уточнить понятие акустического центра гидрофона, а также стандартизовать способы их экспериментального нахождения. Полученные результаты актуальны для различных приложений (в том числе, экология моря, медицинские ультразвуковые исследования) при контроле фазовых характеристик элементов гидроакустических антенн различного назначения, при обеспечении идентичности фазочастотных характеристик измерительных каналов векторных приёмников и при решении задач, связанных с восстановлением формы акустического сигнала по напряжению, зарегистрированному на выходе приёмника.

Проведена комплексная разработка способа получения мер размера частиц на основе водных суспензий полистирольных латексных сфер. Для синтеза суспензий предложен метод затравочной эмульсионной полимеризации стирола в условиях избытка дисперсионной среды. В работе использовано оборудование из состава Государственного первичного эталона единиц дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошкообразных материалов ГЭТ 163-2020. Гранулометрический состав синтезированных в работе образцов суспензий исследован методами динамического рассеяния света и дифракции лазерного излучения. Изучены метрологические характеристики синтезированных суспензий. Установлено, что в зависимости от способов эмульсионной полимеризации и микроэмульгирования стирола можно получить монодисперсные микросферы полистирольного латекса различного диаметра. Исследовано влияние количества вносимого поверхностноактивного вещества на процесс квазиспонтанного микроэмульгирования мономера при затравочной полимеризации. По итогам исследований в качестве мер размера частиц предложены водные суспензии монодисперсных полистирольных латексных сфер с медианным значением диаметра частиц 0,31 и 0,54 мкм. Результаты исследований можно применять при получении монодисперсных частиц размерами более 1 мкм методом затравочной полимеризации.