Изложены аспекты совершенствования метрологического обеспечения измерений единиц массы и объёма жидкости в потоке, массового и объёмного расходов жидкости в Российской Федерации. Рассмотрены принципиально новые конструктивные решения ключевых модулей эталонной установки ЭУ-3 Государственного первичного специального эталона единиц массы и объёма жидкости в потоке, массового и объёмного расходов жидкости ГЭТ 63-2019. Конструктивные решения базируются на результатах численного и физического моделирования процессов гидродинамики при вынужденном течении рабочей среды (воды) в трубопроводах с различной геометрией проточной части. Обоснованы принципы действия модулей стабилизации и регулирования расхода воды. Представлены новаторские решения по конструкции чувствительных элементов переключателя потока, принципу построения временной диаграммы и определению интервала времени измерений. Представлены метрологические характеристики ГЭТ 63-2019.

Разработано единое фундаментальное уравнение состояния 2,3,3,3-тетрафторпропена (R1234yf) – озонобезопасного хладагента четвёртого поколения и предложен метод построения уравнения. Данное уравнение в области газа переходит в уравнение состояния вириального вида, а в окрестности критической точки удовлетворяет требованиям современной масштабной теории критических явлений и переходит в масштабное уравнение Вайдома. На основе единого фундаментального уравнения состояния в соответствии с ГОСТ Р 8.614-2018 «ГСИ. Государственная служба стандартных справочных данных. Основные положения» разработаны стандартные справочные данные ГСССД 380-2020 о плотности, энтальпии, изобарной теплоёмкости, изохорной теплоёмкости, энтропии и скорости звука R1234yf в диапазонах температур 230–420 К и давлений 0,1–20 МПа. Выполнено сопоставление расчётных значений равновесных свойств с наиболее надёжными экспериментальными данными, полученными в известных лабораториях мира, и табличными данными, полученными на основе известных фундаментальных уравнений состояния R1234yf. Оценены неопределённости табулированных данных для давления насыщенного пара, плотности, энтальпии, изобарной теплоёмкости, изохорной теплоёмкости, энтропии и скорости звука 2,3,3,3-тетрафторпропена – стандартные относительные неопределённости по типам А, В, суммарная стандартная относительная и расширенная неопределённости. Полученные в работе результаты показывают, что предложенное единое фундаментальное уравнение состояния адекватно описывает равновесные свойства R1234yf в заявленном выше диапазоне параметров состояния.

Рассмотрены методы вейвлет-фильтрации шумов в сигналах измерительных преобразователей с использованием порогового метода дискретного вейвлет-преобразования. Для изучения методов вейвлет-фильтрации шумов использованы специальные модельные сигналы, что позволило оценить ошибки фильтрации. Разработан метод определения параметров вейвлет-фильтрации шумов с порогом для всех уровней декомпозиции, позволяющий определить вейвлет-функцию, пороговую функцию и порог фильтрации детализирующих коэффициентов дискретного вейвлетразложения. Методом вычислительного эксперимента исследованы влияния параметров распределения шума, уровня шума, числа исчезающих моментов вейвлет-функции Добеши, характера пороговой функции и значения порога на погрешность фильтрации, обусловленную шумами нестационарных измерительных сигналов. Приведены результаты анализа шести пороговых функций при аддитивном добавлении шума к измерительному сигналу с нестационарной амплитудой, частотой и скважностью прямоугольных импульсов. Исследован сигнал доплеровских датчиков, вычислены параметры вейвлетфильтрации, обеспечивающие минимальную погрешность. С использованием полученных параметров путём обратного вейвлет-преобразования построены графики сигналов до и после фильтрации непосредственно во временной области.

Рассмотрена задача повышения точности цифровых моделей местности, создаваемых в целях мониторинга и диагностики железнодорожного пути и прилегающей территории. Представлено техническое решение этой задачи, которое включает способ совместного проведения аэрофотосъёмки и лазерного сканирования, а также метод цифровой обработки полученных данных. Актуальность использования такого решения обусловлена существованием зон слабого приёма сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, поскольку в данных зонах уменьшается точность построения цифровых моделей местности с помощью применяемых в настоящее время диагностических комплексов пространственного сканирования. Техническое решение основано на методе цифровой обработки аэрофотоснимков железнодорожного пути. При этом в качестве элементов внешнего ориентирования использованы нити рельсовой колеи, расположенные на нормированном расстоянии друг от друга. Применение данного метода позволило повысить точность определения траектории полёта летательного аппарата над железнодорожным путём и, как следствие, точность расчёта координат точек на земной поверхности. В результате сформирована цифровая модель местности, пригодная для диагностики и контроля состояния земляного полотна железнодорожного пути. При имитационном моделировании установлено, что применение предложенного метода позволило уменьшить до 50 % доверительный интервал распределения погрешности определения координат точек на местности и повысить точность формирования цифровой модели местности. Данное перспективное техническое решение повышения точности цифровых моделей местности для диагностики железнодорожного пути реализовано с помощью беспилотных летательных аппаратов, входящих в состав мобильного диагностического комплекса. К преимуществам предложенного решения относятся высокая оперативность и доступность применения.

Применительно к задаче уточнения фундаментальных уравнений состояния углеводородов рассмотрены методические и конструктивные особенности экспериментального измерения изобарной теплоёмкости в критической области методом проточного адиабатического калориметра. Усовершенствована система измерения давления введением дифференциального манометра в измерительную схему, что позволило не только повысить точность определения давления, но и реализовать универсальную схему калориметрического опыта. Использование универсальной схемы калориметрического опыта позволяет определить два значения изобарной теплоёмкости при давлениях, отличающихся на значение потерь давления в калориметре. Такой подход в критической области актуален, поскольку позволяет достаточно просто и надёжно определить величину производной теплоёмкости по давлению, по которой оценивается не только погрешность отнесения значения теплоёмкости по давлению, но и условия равновесности эксперимента в проточном калориметре. Рассмотрена методика определения и внесения поправки на негомогенность подводящих проводов дифференциальной термопары, на дросселирование потока вещества в калориметре. Получены корректные соотношения для определения средней температуры проведения измерительного опыта при различных способах измерения температуры и разности температур в проточном калориметре. Представлены результаты экспериментального измерения изобарной теплоёмкости и н-пентана в критической области, полученные с использованием универсальной схемы калориметрического опыта, для н-пентана измерения выполнены на изобаре 3,400 МПа (критическое давление 3,355 МПа), что является наиболее близким к критической точке в практике проточной калориметрии.

Рассмотрена задача точного вычисления разности фаз радиолокационных сигналов приёмных фазированных антенных решёток. Дан обзор различных методов определения разности фаз: методов на основе сравнения принимаемого сигнала с сигналом гетеродина, а также метода с применением радиофотонного аналого-цифрового преобразователя выходного сигнала приёмной фазированной антенной решётки. Предложены метод определения разности фаз и радиофотонное устройство, которые лишены недостатков описанных выше методов. Предложенный метод позволяет вычислять разность фаз радиолокационных сигналов на выходе электрооптического модулятора и выходного сигнала фотоприёмника с учётом известных значений амплитуд и разности фаз сверхвысокочастотных сигналов на входе приёмных элементов фазированной антенной решётки. В состав реализующего предложенный метод радиофотонного устройства, в отличие от известных аналогов, входят два параллельно включённых электрооптических модулятора, построенных по схеме интерферометра МахаЦендера. Показано, что такое радиофотонное устройство обеспечивает более высокую точность определения разности фаз радиолокационных сигналов по сравнению с существующими аналогами. Проанализированы результаты экспериментальных исследований предложенного метода и радиофотонного устройства. По результатам проведённого эксперимента установлено, что значения разности фаз изменяются по линейному закону, а её максимум достигает значения π. Кроме того, произведение амплитуд оптических сигналов на входе фотонно-электронного блока прямо пропорционально разности фаз и обратно пропорционально отношению амплитуд выходных сигналов соседних приёмных элементов фазированной антенной решётки.

Рассмотрены вопросы оптимизации работы антиблокировочной системы транспортного средства. Для повышения надёжности работы системы предложено использовать адаптивную к качеству поверхности дорожного покрытия систему распределения тормозного воздействия для быстрой остановки транспортного средства с сохранением управляемости. В состав системы наряду с датчиками угловой скорости вращения колес включён сверхвысокочастотный доплеровский датчик перемещения и скорости. Применение указанного доплеровского датчика позволило путём отслеживания соотношения между угловой и линейной скоростями перемещения достичь более точного совпадения зависимости тормозного усилия от степени сцепления колес с дорожным покрытием. Таким способом удалось минимизировать тормозной путь транспортного средства с сохранением управляемости при различных условиях движения.

Рассмотрены проблемы обеспечения безопасной эксплуатации летательного аппарата с точки зрения усталостной долговечности его конструкции. Показана актуальность создания и внедрения систем диагностик для контроля технического состояния конструкций сложных технических объектов на примере вертолёта. Представлен оригинальный подход при создании и внедрении комплексных систем диагностики и контроля технического состояния сложных технических объектов, сочетающий волоконно-оптическую измерительную технологию и фазохронометрический метод. Показано, что применение систем  мониторинга и диагностики обеспечивает переход к эксплуатации по фактическому техническому состоянию. Предложенный подход позволяет увеличить сроки межремонтных интервалов и уменьшить избыточные запасы по коэффициентам надёжности конструкций, что повышает лётно-технические характеристики летательных аппаратов.

Разработан метод оптимизации погрешностей волнового фронта регистрируемого излучения оптической системы крупногабаритного телескопа с помощью перераспределения погрешностей по полю изображения. Для решения оптимизационной задачи равномерного распределения аберраций по полю изображения крупногабаритного телескопа на примере криотелескопа диаметром 12 м проведена вариация параметров вторичного зеркала в пакете Zemax-ЕЕ. Представлены результаты расчётов оптических схем традиционным методом и предложенным методом оптимизации погрешностей волнового фронта излучения. Рассмотрены преимущества и недостатки обоих методов.

Исследовано влияние амплитуды деформации на интенсивность изменения упругих и магнитных свойств аустенитной нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Показано, что применение комбинации вихретоковых и ультразвуковых измерений позволяет оценить состояние этой марки стали при усталостном разрушении, представлены результаты таких измерений. Предложенная техника измерения ультразвуковых параметров позволила регистрировать изменения структурного состояния материала при усталостном разрушении задолго до образования трещин. Для определения объёмной доли мартенсита, обладающего ферромагнитными свойствами, использован вихретоковый метод. Приведён алгоритм оценки количества циклов нагружения и наработки метастабильной аустенитной стали 12Х18Н10Т по данным ультразвуковых и вихретоковых измерений.

В рамках разработки систем мониторинга эксплуатации технических объектов рассмотрена задача повышения качества систем мониторинга нагруженного состояния. На основе анализа математической модели конструкции и её нагружения разработана методика выбора средств измерений. Показана актуальность проблемы расчётного обоснования выбора ключевых точек конструкции, в которых возможно измерение деформаций для последующего восстановления действующих нагружений с максимальной точностью. Изложен основанный на методе огибающих подход к определению рационального состава средств измерений восстановления действующих на конструкцию нагружений.