Приведены состав, принцип работы и основные метрологические характеристики Государственного первичного специального эталона ускорения для гравиметрии ГЭТ 190-2019. Эталон является верхним звеном эталонной базы для измерений ускорения свободного падения. Точность и надёжность ГЭТ 190-2019 повышены в результате оптимизации методик юстировки измерительных систем и включения в его состав усовершенствованных систем, узлов и современной элементной базы. Особое внимание уделено уточнению вводимых в результаты измерений поправок, обусловленных методическими, физическими и техническими ограничениями. Применённые методы исследований позволили подтвердить диапазон ГЭТ 190-2019, а также определить вклады основных источников и суммарное значение погрешности. Метрологические характеристики ГЭТ 190-2019 подтверждены результатами измерений абсолютного значения ускорения свободного падения на гравиметрическом пункте «Ломоносов-1» и их сравнением с данными, полученными в различное время с помощью высокоточных зарубежных и отечественных гравиметров. Актуальность работ определяют требования прикладных задач, для решения которых необходимы данные о параметрах гравитационного поля Земли. Геофизика и навигация являются основными областями применения высокоточных измерений в этой области.

Представлен обзор результатов исследований, полученных во Всероссийском научно-исследовательском институте физико-технических и радиотехнических измерений при создании часов фонтанного типа. Проанализирована возможность применения полученных результатов для разработки чувствительного атомного интерферометра (гравиметра) на холодных атомах рубидия. Актуальность исследования заключается в оценке перспективы создания интерферометра (гравиметра) на холодных атомах рубидия для абсолютных измерений локального значения ускорения свободного падения. Описаны физические принципы работы атомного гравиметра. Проведено сравнение атомного гравиметра и стандарта частоты фонтанного типа на холодных атомах. Предложены технические решения, необходимые для создания атомного гравиметра с заданными значениями чувствительности измерения ускорения свободного падения. Для достижения чувствительности гравиметра порядка 1 мкГал/Гц1/2 оценены фазовый шум лазерного излучения, давление остаточных газов в вакуумной системе и параметры системы магнитных экранов.

Рассмотрена проблема неадекватности математических моделей объектов измерений в связи с проблемой «дефинициальной неопределённости измерения» и с необходимостью управления рисками согласно ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий». Описана предыстория проблемы от формирования моментного и композиционного подходов к оцениванию точности до введения специального термина – погрешности неадекватности математической модели объекта измерений. Отмечено негативное влияние безвыходности понятийно-терминологических преобразований в метрологии и критическое противоречие оценок применимости «статистических методов» ГОСТ Р ИСО/МЭК 31010-2011 «Менеджмент риска. Методы оценки риска» и Руководства по выражению неопределённости измерения. Показано, что учёт неадекватности вероятностных моделей в расчётах риска является необходимым условием достоверности результатов измерений.

Рассмотрены проблемы прямого оценивания исследуемого функционала с использованием ядерных статистик. При выборе оптимального количества интервалов дискретизации области значений одномерной случайной величины установлено, что функционал от квадрата плотности вероятности является константой, значения которого не зависят от параметров плотности вероятности. Определены функциональные зависимости исследуемой константы от коэффициента контрэксцесса закона распределения случайной величины. Проанализированы установленные зависимости для семейств логнормальных плотностей вероятностей, законов распределения Стьюдента и семейств плотностей вероятностей с распределением Гаусса. По полученным результатам сформирована обобщённая модель между изучаемой константой и коэффициентом контрэксцесса, которая не зависит от вида плотности вероятности, а определяется оценкой указанного коэффициента. Разработанаметодика оценивания интеграла от квадрата плотности вероятности. Эффективность предлагаемой методики подтверждена результатами вычислительных экспериментов. Условия вычислительного эксперимента значительно отличаются от информации, применяемой при синтезе моделей зависимости между изучаемой константой и коэффициентом контрэксцесса. Установлены условия компетентности методики оценивания интеграла квадрата плотности вероятности от коэффициента контрэксцесса при использовании предлагаемых моделей зависимости изучаемой константы от условий вычислительного эксперимента.

Освещены проблемы загрязнения атмосферы молекулами гидрофторида. Рассмотрено использование лидара комбинационного рассеяния света для дистанционного измерения концентрации молекул различных загрязнителей на уровне десятков и сотен единиц предельно-допустимой концентрации. Оценена погрешность измерений концентрации порядка 10¹⁴ см^–3 и более молекул гидрофторида в режиме синхронного счёта фотонов лидаром комбинационного рассеяния света в атмосферном пограничном слое высотой до 1,5 км. Представлены результаты численного решения лидарного уравнения для комбинационного рассеяния света молекулами гидрофторида: возможная измеренная концентрация молекул гидрофторида составляет около 1,5∙10¹⁴ см^–3 с относительной погрешностью измерения менее 25 % на длине волны 405 нм при высоте зондирования не более 500 м.

Предложена методика расчёта расхода криогенных двухфазных потоков в бессепарационных расходомерах на базе сужающего устройства. Предложенная методика учитывает уравнения состояния двухфазной среды, т. е. изменения плотности, массового паросодержания и температуры двухфазных потоков криоагентов в зависимости от давления в сужающем устройстве. Показано, что без учёта эволюции параметров потока возникает дополнительная погрешность определения расхода и, следовательно, невозможно корректно определить чувствительность и диапазон измерений расходомера. Выбран наиболее оптимальный диапазон измерений перепада давлений, а также предложен способ измерения расхода двухфазного потока по перепаду температуры на сужающем устройстве. Проблема определения расхода двухфазных криогенных потоков актуальна для ускорительной, аэрокосмической и газотранспортной техники.

Рассмотрены проблемы контроля состояния подшипников качения – одних из самых распространённых технических устройств роторных узлов машин и механизмов. Представлен альтернативный подход к метрологическому обеспечению и оценке технического состояния подшипников качения в процессе эксплуатации. Проанализированы существующие подходы, включая методы вибрационной диагностики, анализа огибающей, вейвлет-анализа и другие. Рассмотрено применение фазохронометрического метода и нейродиагностики для сопровождения подшипника в течение жизненного цикла. При этом использован единый формат измерительной информации. Оценена возможность диагностирования подшипника качения на базе измерительной информации, поступающей от вала и сепаратора.

Рассмотрены вопросы применения линейных измерительных устройств для измерения температуры. При измерениях температуры резистивными термодатчиками предложено использовать модифицированный нулевой метод, который обеспечивает инвариантность измерителя к изменениям коэффициента усиления измерительного тракта. Нулевой баланс в измерительном тракте автоматически поддерживается синхронным выполнением амплитудно-импульсной и широтноимпульсной модуляций и использованием следящей схемы регулировки длительности широтного сигнала. При достижении нулевого баланса длительность импульса управления широтной модуляцией связана линейной зависимостью с сопротивлением термодатчика. Модификация нулевого метода позволяет упростить конструкцию термометра с резистивным чувствительным элементом и повысить точность и линейность его характеристики преобразования путём замены активных прецизионных узлов двумя пассивными – прецизионными сопротивлениями. Рассмотрены погрешности измерений температуры модифицированным нулевым методом. Описана калибровка изготовленного цифрового термометра с миниатюрным резистивным термодатчиком из платины. Предложенную модификацию нулевого метода измерений можно применять при создании приборов, содержащих датчик с чувствительным элементом – электрическим сопротивлением, изменяющимся под воздействием неэлектрической величины.

Рассмотрены вопросы внедрения широкополосных технологий в радиолокационные системы гражданского и специального назначения. Популярность указанных технологий для решения ряда практических задач обусловливает актуальность исследований, связанных с детальным анализом дальностных портретов наблюдаемых объектов на новом качественном уровне. Исследовано влияние систематической погрешности измерительного канала на достоверность идентификации геометрической формы локальных отражателей объекта наблюдения с использованием результатов широкополосного радиолокационного зондирования. Описан созданный широкополосный радиолокационный измерительный канал с линейной частотной модуляцией сигнала на основе метода обобщённого гетеродинирования. Предложена методика компенсации систематических погрешностей измерений для канала данного вида с использованием калибровочных сфер. Оценена систематическая погрешность измерений частотной характеристики сферы и предложен показатель погрешности оценивания частотных характеристик объектов. Приведена зависимость статистических показателей результатов идентификации геометрической формы локальных отражателей от указанного показателя. Экспериментально подтверждена возможность идентификации геометрической формы локальных отражателей объектов по параметрам их частотных характеристик. Полученные результаты можно применять для оценки достоверности идентификации геометрической формы локальных отражателей на этапе калибровки измерительного канала, а также для принятия решения о целесообразности реализации алгоритмов идентификации геометрической формы локальных отражателей на существующей радиолокационной станции.

Исследованы диэлектрические свойства эритроцита. Приведены экспериментальная методика и результаты измерения диэлектрических свойств отдельных эритроцитов человека. Методика обоснована теоретически. Установлено, что значения комплексной диэлектрической проницаемости эритроцита, электрической ёмкости, тангенса угла диэлектрических потерь остаются практически постоянными, несмотря на значительные изменения удельной проводимости и содержания NaCl в клеточной суспензии. Эти значения отражают стабильность исследованных параметров эритроцитов в условиях изменения в широких пределах среды, в которой клетки находятся. Комплексная диэлектрическая проницаемость клетки, тангенс диэлектрических потерь клетки – перспективные параметры для объективной диагностики заболеваний человека. Введение измерений диэлектрической проницаемости клетки и тангенса диэлектрических потерь клетки в медицинскую практику, вероятно, позволит характеризовать процесс индивидуальной клеточной саморегуляции более детально.

Рассмотрены вопросы применения информационно-измерительных систем для решения масштабных задач автоматизации диагностики острых лейкозов. Принцип действия информационно-измерительных систем основан на обработке цифровых изображений микроскопических препаратов костного мозга, особенностью которых является высокая плотность лейкоцитарных клеток в препарате (гиперклеточность), что обусловливает близость клеток друг к другу и зачастую их соприкосновение, в результате чего образуются конгломераты. Измерение характеристик клеток костного мозга в таких условиях приводит к недопустимым погрешностям (более 50 %). Работа посвящена сегментации соприкасающихся клеток на изображениях препаратов костного мозга. Разработан метод разделения клеток при сегментации лейкоцитов на изображениях препаратов костного мозга в условиях гиперклеточности препарата. Особенность предложенного метода – использование подхода к сегментации изображений клеток на основе метода водораздела с маркерами. Ключевые этапы метода: формирование начальных маркеров, построение линий водораздела, пороговая бинаризация, заливка внутри контура. Определены параметры, обеспечивающие стабильность разделения соприкасающихся клеток. Проведён эксперимент и подтверждена эффективность предложенного метода. Относительная погрешность сегментации составила 5 %. Применение предложенного метода в информационно-измерительных системах компьютерной микроскопии для автоматизированного анализа препаратов костного мозга позволит повысить точность диагностики острых лейкозов.