Изложены результаты работ, направленных на повышение уровня единства измерений магнитной индукции постоянного поля – базовой величины в области магнитных измерений. Создан и описан комплекс аппаратуры для воспроизведения единицы магнитной индукции постоянного поля в диапазоне 1–25 мТл. Включение данного комплекса в состав Государственного первичного эталона единиц магнитной индукции, магнитного потока, магнитного момента и градиента магнитной индукции ГЭТ 12-2011 обеспечит воспроизведение и непосредственную передачу единицы магнитной индукции постоянного поля в диапазонах не только слабых (10–3–1 мТл), но средних (1–25мТл) и сильных (0,025–1Тл) магнитных полей. Для передачи единицы магнитной индукции в область средних полей создан квантовый цезиевый магнитометр на разрешённой структуре атомов цезия. Описана процедура расчёта коэффициентов преобразования частоты в магнитную индукцию созданного квантового цезиевого магнитометра. Оценён бюджет неопределённости воспроизведения единицы магнитной индукции постоянного поля с помощью созданного комплекса.

Для повышения эффективности технологии лазерного деструктурирования требуются данные о волнистости обрабатываемой детали, связанные с системой координат установки лазерной обработки поверхности. В настоящее время на рынке отсутствуют бесконтактные измерители топографии, соответствующие всем требованиям, которые предъявляются к системе измерения профиля поверхности деталей и определяются параметрами технологического процесса лазерного деструктурирования. Создан опытный образец системы измерения профиля поверхности (волнистости), построенной по принципу оптического профилометра и видоизменённой в соответствии с требованиями к измерениям на установке лазерной обработки. Система позволяет проводить измерения волнистости непосредственно на указанной установке, что значительно снижает трудоёмкость технологического процесса. Описаны схема и принцип работы системы измерения волнистости на установке лазерного деструктурирования. При измерениях использован триангуляционный метод. Опытный образец системы позволяет измерить профиль волнистости поверхности с пространственной длиной волны 2 мм с погрешностью 3,78 мкм в вертикальном направлении и 13,8 мкм в латеральном направлении. Проверка точности опытного образца системы выполнена эталонным методом стилусной профилометрии. Полученный с применением опытного образца системы профиль волнистости поверхности можно использовать для модуляции амплитуды мощности лазерного излучения в технологическом процессе лазерного деструктурирования.

Проблема измерения параметров частиц пыли в окружающей среде в настоящее время актуальна для жителей густонаселённых городов. Измерения размера и функции распределения по размерам частиц пыли осуществляются с помощью приборов, работа которых основана на методе рассеяния лазерного излучения. Выполнен анализ метода измерения, базирующегося на сферической модели частиц и теории дифракции Ми. Показана возможность ошибочной индикации результатов измерений широко применяемыми портативными измерительными приборами параметров пыли. Для вычисления индикатрисы рассеяния лазерного излучения на частицах размером 2–10 мкм разработана специальная программа в среде MATLAB. В результате решения системы линейных неоднородных алгебраических уравнений оценена функция распределения частиц по размерам при условии измерения интенсивности рассеянного лазерного излучения не менее чем при двух фиксированных углах рассеяния. Для экспериментальной оценки указанной функции распределения использованы четыре простых фотоприёмника при разных фиксированных углах рассеяния.

В настоящее время актуальна разработка методов и устройств измерения квантовых состояний потоков фотонов. Предложен прототип устройства для характеризации методом квантовой томографии бифотонных источников света на основе спонтанного параметрического рассеяния. Прототип представляет собой экспериментальную реализацию специализированного квантового томографа, который предназначен для измерения квантовых поляризационных состояний излучения, генерируемого бифотонными источниками. Рассмотрен принцип работы устройства для характеризации бифотонных источников света. Описано специально разработанное программное обеспечение, с помощью которого можно определить статистические характеристики измеренного квантового состояния, рассчитать томографическую и наивероятнейшую оценки матрицы плотности и погрешности измерения элементов матрицы плотности, оценить качество квантового состояния бифотонов.

При создании высокоэффективных чувствительных матричных фотоприёмных устройств необходимо проводить их тестирование с помощью специализированных систем. Разработаны программа и методика первичной (периодической) аттестации двухканальной автоматизированной системы синтеза динамических и статических инфракрасных изображений, предназначенной для контроля характеристик матричного фотоприёмного устройства. Описана методика аттестации основных характеристик системы: точности позиционирования трёхкоординатного устройства сканирования с числовым программным управлением; размера линейного поля в плоскости изображения каналов объекта и фона; рабочего спектрального диапазона и диапазона облучённости; диаметра точечного объекта и коэффициента концентрации энергии в пятне рассеивания объекта в плоскости изображения канала объекта. В системе реализовано независимое изменение уровней облучённости в оптическом канале объекта в диапазоне 10^–9–10^–6 Вт/см² и в канале фона в диапазоне 10^–9–10^–7 Вт/см^2. Минимальный размер динамического объекта не превышает 30 мкм, скорость его перемещения достигает 250 мкм/с. Трёхкоординатная система позиционирования обеспечивает перемещение объекта по координатным осям до 200 мм с погрешностью менее 2 мкм.

Рассмотрены задачи измерения вязкости с помощью вискозиметров Брукфильда непосредственно в сосудах с контролируемыми жидкостями без их перелива в специальную измерительную ёмкость. Для повышения точности измерений вязкости в сосудах произвольной формы и размеров проведены экспериментальные и теоретические исследования чувствительности вискозиметров Брукфильда моделей LVF к влияющим величинам: диаметру сосуда с жидкостью, расстоянию от шпинделя до дна сосуда, уровню погружения шпинделя. Дана общая характеристика факторов, влияющих на точность измерений вязкости. Из известных уравнений для ротационных вискозиметров выведены выражения для аппроксимации зависимостей показаний вискозиметра от диаметра сосуда и расстояния между его дном и торцом шпинделя. Получены формулы, позволяющие вводить поправки в результаты измерений при изменении указанных влияющих величин. Определены поправочные коэффициенты, необходимые при измерении вязкости в сосудах, размеры которых отличаются от рекомендованных. Установлено, что расстояние от шпинделя до дна сосуда с жидкостью оказывает влияние на результаты измерений только при применении шпинделя LV1, а уровень погружения – при использовании шпинделя LV4. Представлены результаты калибровки вискозиметра с помощью стандартных образцов вязкости РЭВ-100, РЭВ-300, РЭВ-1000, Brookfi eld 12500, Brookfi eld 100000. Получен корректирующий коэффициент для случая использования шпинделя LV3 без защитной рамки. Результаты исследований, представленные в работе, позволяют проводить измерения вязкости вискозиметром Брукфильда в сосудах диаметрами до 40, 30, 23, 10 мм для шпинделей LV1, LV2, LV3, LV4 соответственно.

Разработан макет меры на основе эффекта Джозефсона для воспроизведения синусоидального напряжения. Воспроизводимое напряжение характеризуется высокой точностью и малым уровнем гармоник. Это открывает новые возможности для метрологического обеспечения в области переменного напряжения. В состав меры входят криогенный зонд с микросхемами на основе эффекта Джозефсона, дельта-сигма модулятор, генератор для формирования последовательности импульсов, схема компенсации, анализатор спектра, блок видеоконтроля и специальное программное обеспечение. В процессе проведённых исследований макета меры показана возможность воспроизведения синусоидальных сигналов с действующим значением напряжений до 130 мВ в диапазоне частот 1–100 кГц. Подавление гармонических составляющих получено на уровне 100 дБн.

Показано, что для сверхвысокочастотных радиометрических систем дистанционного зондирования природных сред важен вопрос однозначного определения соответствия выходного сигнала значению радиояркостной температуры зондируемой области, по которой выполняется оценка физических параметров. Сверхвысокочастотные радиометрические системы работают в условиях действия внешних помех и фоновых шумов. В настоящей статье исследовано влияние фоновых шумов на внешнюю калибровку сверхвысокочастотной радиометрической системы по внешнему «детерминированному» источнику шумового сигнала. Проанализированы условия выполнения калибровки в системе с компенсацией влияния фоновых шумов. Выполненный анализ выходного сигнала сверхвысокочастотной радиометрической системы показал существенное влияние фоновых шумов на параметр, определяющий начало отсчёта шкалы приёмника. Рассмотрена возможность снижения помехового действия фоновых шумов на результаты измерений в сверхвысокочастотной радиометрической системе с двухканальной антенной, работающей на двух модах круглого волновода. Показано, что на выходе антенны формируется дополнительный сигнал компенсации. Проведена аналитическая оценка степени компенсации влияния фоновых шумов на выходной разностный сигнал системы. Выполнен численный анализ погрешности внешней калибровки трёх диапазонной сверхвысокочастотной радиометрической системы с компенсацией фоновых шумов при приёме радиотеплового излучения на общую апертуру антенны.

Рассмотрены гибридные синтезаторы частот на основе прямых методов синтеза – цифрового и аналогового. Исследованы возможности применения таких синтезаторов в качестве гетеродинов современных анализаторов спектра, построенных по супергетеродинной схеме. Проанализирована возможность использования гибридного синтезатора в качестве гетеродина первого каскада анализаторов спектра. Представлены требования к гетеродинам первых каскадов смешения анализаторов спектра. Предложена структурная схема широкополосного гетеродина, формирующего частоты в диапазоне 4000–8000 МГц с шагом, не превышающим 1 Гц. Выведены формулы для расчёта основных частотных соотношений в структуре гетеродина. Разработана математическая модель спектральной плотности мощности фазовых шумов в зависимости от частоты отстройки от несущей. С помощью созданной модели исследованы шумовые характеристики предложенной схемы. Показано, что на частотах отстройки свыше 1 кГц от несущей гибридный синтезатор на основе прямых цифрового и аналогового методов синтеза имеет выигрыш по уровню фазовых шумов в 5–30 дБ перед малошумящими гетеродинами современных анализаторов спектра. Определены преимущества предлагаемой схемы, за счёт которых гибридный синтезатор способен улучшить технические характеристики передовых анализаторов спектра.

Разработан стандартный образец состава аскорбиновой кислоты. Стандартный образец исследован с применением государственных первичных и вторичных эталонов. Для получения аттестованного значения содержания аскорбиновой кислоты использован подход «сто минус сумма примесей». Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с помощью детектора на диодной матрице определено содержание сходных по строению примесей, содержание которых наиболее существенно по сравнению с содержанием других примесей. Аттестованное значение массовой доли аскорбиновой кислоты стандартного образца состава аскорбиновой кислоты прослеживается к Государственному первичному эталону единиц массовой (молярной) доли и массовой (молярной) концентрации органических компонентов в жидких и твёрдых веществах и материалах на основе жидкостной и газовой хромато-масс-спектрометрии с изотопным разбавлением и гравиметрии ГЭТ 208-2019. Описано применение разработанного стандартного образца состава аскорбиновой кислоты при проверке квалификации лабораторий. Удовлетворительные результаты межлабораторных сравнительных испытаний подтвердили применимость указанного стандартного образца для различных методов анализа.

Для обеспечения единства измерений и обеспечения метрологической прослеживаемости результатов измерений в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, в том числе в сферах здравоохранения и фармацевтики, необходимы стандартные образцы состава, свойств и структуры веществ. В настоящее время в Федеральном информационном фонде Российской Федерации насчитывается примерно 9000 стандартных образцов, среди которых только около 30 стандартных образцов предназначены для применения в фармацевтике и медицине. Этого количества явно недостаточно для полноценного метрологического обеспечения указанных областей. В настоящей статье описаны основные этапы и результаты исследований по разработке стандартных образцов состава исходных фармацевтических субстанций амфотерицина Б, натамицина, оливомицина А. Идентифицированы основные вещества созданных стандартных образцов. Определены массовые доли родственных соединений, остаточных органических растворителей и неорганических примесей (катионов железа и тяжелых металлов). Результаты работ использованы при утверждении типов стандартных образцов состава исходных фармацевтических субстанций амфотерицина Б, натамицина, оливомицина А.