Описаны результаты проведённых в период 2017–2019 гг. работ по совершенствованию Государственного первичного эталона единицы удельной теплоёмкости ГЭТ 60-74. В ходе совершенствования ГЭТ 60-74 создан комплекс высокоточных средств измерений, составивших новый Государственный первичный эталон теплоёмкости твёрдых тел ГЭТ 60-2019 во главе с высокоточным адиабатическим калориметром КА-С4. Для воспроизведения и передачи единицы от ГЭТ 60-2019 средствам измерений низших разрядов создан комплект эталонных мер удельной теплоёмкости. Разработана поверочная схема передачи единицы удельной теплоёмкости от ГЭТ 60-2019 средствам измерений более низких разрядов. Расширенная неопределённость измерений на основном адиабатическом калориметре КА-С4 эталонного комплекса в рабочем диапазоне температуры ГЭТ 60-2019 не превышает 0,27–0,36 % при коэффициенте охвата k=2.

Проанализированы факторы, влияющие на погрешности оценок корреляционных функций зашумлённых сигналов при применении традиционных алгоритмов их вычисления. Показано, что суммарная помеха зашумлённого сигнала обусловлена влиянием внешних факторов и шумом, который возникает из-за различных дефектов в процессе эксплуатации объектов контроля. Для исключения погрешности результатов корреляционного анализа зашумлённых сигналов созданы алгоритмы и технологии определения оценок дисперсии помехи и взаимно корреляционных функций между полезным сигналом и помехой. Предложены технологии определения приближённых эквивалентных отсчётов помехи зашумлённых сигналов. Показано, что при использовании эквивалентных отсчётов помех можно получить результаты, идентичные результатам реальных отсчётов помех при корреляционном анализе зашумлённых сигналов. При выделении из зашумлённого сигнала эквивалентных отсчётов помехи определены эквивалентные отсчёты полезного сигнала. Эти отсчёты позволяют определить оценки, эквивалентные оценкам корреляционных функций полезного сигнала. Найдены оценки взаимно корреляционных функций между полезным сигналом и помехой. Исследования показали, что несмотря на существующие погрешности эквивалентных отсчётов, при достаточно длительном времени наблюдения можно значительно уменьшить погрешности традиционных технологий корреляционного анализа зашумлённых сигналов при эквивалентных отсчётах. Применение этих технологий можно использовать для коррекции погрешностей результатов анализа экспериментальных данных в информационно-измерительных комплексах и системах, что значительно улучшит их метрологические характеристики.

Предложен метод передачи единицы средней мощности лазерного излучения средствам измерений мощности больших уровней (киловатты) с возможностью постоянного контроля процесса передачи. Разработан измерительный оптический делитель мощности лазерного излучения, конструктивно выполненный в виде клина и позволяющий по сравнительно небольшой мощности излучения, отражённого от просветлённой поверхности передней грани клина, определить мощность излучения пучка, поступающего на калибруемое средство измерений. Предложенный метод основан на применении разработанного делителя в эталонной установке и предусматривает реализацию трёх режимов работы установки: режим определения коэффициента эквивалентности; режим определения коэффициента деления оптического делителя; режим передачи единицы мощности средствам измерений и определение контрольного параметра оптического делителя. Контроль процесса передачи осуществляется измерением мощности излучения, отражённого от задней грани клина, и определением контрольного параметра. Приведены условия, при которых целесообразно применение предложенного режима определения коэффициента деления оптического делителя. Особенность рассматриваемого метода – возможность оперативного контроля коэффициента деления оптического делителя, позволяющего в реальном времени оценивать достоверность процесса калибровки средств измерений. Получена формула метрологической прослеживаемости результатов измерений мощности к ГЭТ 28-2016. Рассмотрены основные составляющие погрешности определения мощности излучения, поступающей на вход калибруемого средства измерений. Результаты экспериментальных исследований метода позволяют утверждать, что на длине волны 10,6 мкм суммарная погрешность измерения мощности, выраженная в виде среднего квадратического отклонения, не превышает 2,0 %. Метод можно использовать в соответствующих вторичных эталонах единицы мощности, получающих единицу от Государственного специального эталона средней мощности ГЭТ 28-2016.

Рассмотрены проблемы определения и контроля оптического волокна – передающей среды волоконно-оптических систем связи. Одним из контролируемых параметров является длина волны отсечки одномодового оптического волокна, определяющая минимальную длину волны оптического излучения, при которой оптическое волокно поддерживает только одну распространяемую моду – работает в одномодовом режиме. Задача определения длины волны отсечки оптического волокна, используемого в волоконно-оптических системах связи, актуальна, так как при многомодовом режиме работы оптического волокна уменьшается его пропускная способность вследствие междомодовой дисперсии. Рассмотрены методы измерений длины волны отсечки оптического волокна. Предложен и опробован образец оригинальной высокоточной установки для измерений длины волны отсечки оптического волокна. Измерения выполнены на основе метода эталонного изгиба, описанного в стандарте ГОСТ Р МЭК 60793-1-44-2013. Проанализированы точностные характеристики разработанной установки, получена количественная оценка погрешности измерений.

Описаны задачи, требующие проведения высокоточных сравнений и синхронизации шкал времени удалённых стандартов времени и частоты. Для решения ряда задач дальности действия существующих систем сравнения шкал времени недостаточно. Рассмотрены перспективы использования волоконнооптических линий связи для решения рассматриваемых задач. Предложен способ усиления оптических сигналов в волоконно-оптических линиях связи с помощью эффекта вынужденного комбинационного рассеяния (рамановского рассеяния). Рассмотрено применение рамановского усилителя в телекоммуникационных системах. Представлена схема и результаты оценки погрешности и дальности действия системы одно- и двухсторонних сравнений шкал времени удалённых объектов, использующей усиление сигналов на основе эффекта вынужденного комбинационного рассеяния, реализуемого с помощью двухсторонней встречной накачки. Изложен принцип действия системы и порядок определения расхождения шкал времени удалённых объектов. Показано, что усиление сигналов с помощью эффекта вынужденного комбинационного рассеяния в аппаратуре систем одно- и двухсторонних сравнений шкал времени удалённых объектов позволит более чем в три раза увеличить их дальность действия без снижения точности.

Предложен метод поверки и градуировки тепловизоров на основе сравнения показаний температуры, полученных контактным методом с использованием хромель-алюмелевых термопар и методом тепловизионной съёмки. Для подтверждения достоверности предложенного метода изготовлена экспериментальная установка, основным элементом которой является излучающая поверхность в виде прямоугольной пластины размерами 330×200×4 мм. Пластина покрыта краской со степенью черноты не менее 0,96. Приведены результаты расчётов температурного поля излучающей поверхности пластины. Установлено, что при температурах излучающей поверхности пластины, близких к 50 °C, существенное влияние на её температурное поле оказывает теплообмен с окружающим воздухом. С целью уменьшения рассеивания тепловых потоков с излучающей поверхности пластины в окружающую среду применены нагреватели воздуха, прикреплённые к боковым торцам излучающей поверхности. Нагреватели изготовлены в виде пластин из сплава алюминия с магнием. Приведены рекомендации относительно выбора размеров пластин-нагревателей. Основные преимущества предложенного метода поверки и градуировки тепловизоров – обеспечение высокой изотермичности излучающей поверхности по высоте пластины, точность поддержания температуры на заданном уровне, сокращение времени выхода экспериментальной установки в стационарный режим.

Рассмотрены проблемы обеспечения стабильности температуры хроматографического эксперимента, проводимого с использованием серийного газового хроматографа ЛГХ-3000. Ограничение допустимой скорости нагрева термостатов хроматографа не позволяет выполнять быстрый переход к новым условиям хроматографического эксперимента в соответствии с требованиями технических условий. Проанализированы процессы нагрева–охлаждения термостата. Показано, что отношение длительности интервала, равного сумме длительностей интервалов нагрева и охлаждения, к длительности интервала нагрева обратно пропорционально температуре хроматографического эксперимента. Исходя из этого положения предложен эмпирический алгоритм нагрева термостата до заданной температуры, позволивший уменьшить время выхода на заданную температуру во всём диапазоне рабочих температур.

Рассмотрены проблемы экспериментальных определений магнитных параметров неоднородных гранулированных магнетиков. Отмечено, что нехватка прямых и (или) косвенных экспериментальных данных о магнитных свойствах гранулированных ферромагнитных образцов различной относительной длины, в частности, негативно сказывается на обоснованности требований и решений по созданию и обеспечению работоспособности функциональных элементов и рабочих органов различных аппаратов и приборов. Для цилиндрических полишаровых образцов, относительная длина которых находится в диапазоне 1–16, в рамках макромодели эффективной среды получены зависимости индукции, магнитной проницаемости, восприимчивости и намагниченности от напряжённости намагничивающего поля. Показано, что в диапазоне напряжённости поля 9–47 кА/м значения индукции и намагниченности исследуемых образцов увеличиваются, что свидетельствует об отсутствии магнитного насыщения гранулированных магнетиков (в отличие от сплошных магнетиков). При этом значения магнитной проницаемости и восприимчивости остаются практически стабильными. Полученные результаты будут полезны при создании рабочих органов различных аппаратов и приборов.

Рассмотрены проблемы работоспособности современных высокоточных терминалов глобальных навигационных спутниковых систем в условиях воздействия маскирующих и имитационных помех. Решением проблемы низкой помехоустойчивости является применение цифровых антенных решёток с алгоритмами пространственно-временной обработки сигналов. Описаны известные, наиболее проработанные и применяемые, алгоритмы пространственно-временной обработки сигналов. Приведены причины, не позволяющие применять известные алгоритмы в высокоточных терминалах глобальных навигационных спутниковых систем. Предложен алгоритм пространственно-временной обработки сигналов на основе пространственновременного фильтра конечной длины с теоретически обоснованным требованием к эрмитовой симметрии матричной импульсной характеристики. Предложенный алгоритм гарантирует отсутствие сигнальных искажений в любой сигнально-помеховой обстановке. При этом импульсная характеристика пространственно-временного фильтра рассчитывается по критерию оптимального подавления помех. Исследованы характеристики предложенного пространственно-временного фильтра, а также других алгоритмов пространственно-временной обработки сигналов. Для этого применён метод математического моделирования со случайным перебором многочисленных параметров сигнально-помеховой обстановки (направления на сигналы, на многочисленные помехи и их отражения, дальность отражателей помех, фазы отражений, уровни помех и отражений и т. д.). Результаты моделирования представлены в виде функций распределения отношений сигнал–шум на выходе алгоритмов пространственно-временной обработки сигналов и функций распределения смещений фазы и сигнального времени. Полученные зависимости подтверждают несмещённость фазы и сигнального времени в пространственно-временном фильтре в абсолютно любой сигнально-помеховой обстановке с помеховой многолучёвостью. Показано, что пространственно-временной фильтр обеспечивает большую помехоустойчивость, чем компенсаторные алгоритмы пространственновременной обработки сигналов.

Приведены сведения об эталонной установке для калибровки гидрофонов на частотах 0,1– 3,0 МГц, созданной в целях расширения частотного диапазона Государственного первичного эталона ГЭТ 55-2017 в область высокочастотного ультразвука. Обоснована актуальность создания установки, кратко рассмотрены принципы её работы и возможности измерений. Обсуждаются требования к характеристикам преобразователей ультразвукового диапазона. При отборе эталонных преобразователей приоритет отдан их временной стабильности, поскольку при передаче единицы с использованием тонального сигнала равномерность частотной характеристики чувствительности преобразователя не имеет принципиального значения. Для уменьшения влияния направленности применена прецизионная четырёхкоординатная система позиционирования преобразователей, включающая контроль их взаимного расположения по лучу лазера. Уделено внимание проблемам, связанным с освоением более высоких частот.

Стандартные образцы состава растворов пропанола-1 (ГСО 11383-2019) и пропанола-2 (ГСО 11384-2019) разработаны для оценки и контроля показателей качества референтной методики измерений массовой концентрации токсикантов (спиртов) в биологических объектах (моче, крови) и воде. Изучены два способа установления значения аттестуемой характеристики стандартного образца – массовой концентрации соответственно пропанола-1 или пропанола-2. Результаты, полученные по расчётноэкспериментальной процедуре приготовления и методом сравнения с эталоном, совпали в пределах погрешности.