Рассмотрена проблема повышения точности определения магнитного момента ядра калия ³⁹K, применяемого при исследованиях нормы и патологии живых тканей методами ядерного магнитного резонанса. Представлены экспериментальные результаты определения отношения частот резонансов протонов воды и ядер ³⁹K для водных растворов KCl и KNO₃ концентрациями 0,5–2,0 моль/кг. В результате одновременной регистрации сигналов ядерного магнитного резонанса протонов воды и ядер ³⁹K минимизированы случайные и систематические погрешности определения отношения частот резонанса воды и ³⁹K⁺ до единиц восьмого знака. При экстраполяции содержания солей калия в воде к нулевым концентрациям для одиночных ионов в воде значение указанного выше отношения частот резонанса составило 21,4300226(10). Итоговый магнитный момент ядра ³⁹K получен с учётом данных для магнитного момента протона и экранирования протонов в воде, представлен без корректировки на экранирование иона калия в воде в единицах ядерного магнетона и составил 0,390962111(18). С использованием значения экранирования ионов калия в воде найден магнитный момент ядра калия 0,391471(8), который сопоставлен с данными, полученными другими исследователями.

Рассмотрена задача калибровки средств измерений для заданных условий на основе функции поправок как измерительная задача структурно-параметрической идентификации диаграммы калибровки. Показано, что функция поправок позволяет на первом этапе получить соотношение для исправления показаний, а на втором этапе для нахождения исправленного результата измерения необходимо идентифицировать распределение вероятностей возможных отклонений от этого соотношения. Дан пример решения измерительной задачи калибровки для заданных условий. Отмечены такие негативные аспекты практики калибровки средств измерений, как проведение калибровки в нормальных условиях по методикам поверки средств измерений, представление результатов калибровки таблицами совместных показаний средств измерений и эталонов, а также существенные ограничения (при расчётах диаграммы калибровки) на математический аппарат «Руководства по выражению неопределённости измерения», указанные в ГОСТ Р 58771-2019 «Менеджмент риска. Технологии оценки риска».

Для построения средств измерений синусоидальных или периодических электрических величин предложено использовать двумерный метод половинного деления. Данные средства измерений применяются при диагностике электроэнергетических объектов. Предложено несколько вариантов двумерного метода половинного деления. Рассмотрен наиболее универсальный вариант, названный методом средних точек. Метод средних точек позволяет измерять гораздо меньшие (порядка сотен микроампер) переменные токи или напряжения, чем с использованием широко распространённых методов, особенно при изменении амплитуды измеряемого сигнала в очень широких пределах (на один-два порядка). Показано, что с помощью метода средних точек можно подавлять синусоидальную или периодическую помеху в измерительном тракте, в частности, измерять малый переменный ток, когда синусоидальная или периодическая помеха на один-два порядка превышает полезный сигнал. По результатам сравнительных испытаний установлено, что устройство измерения тока, реализующее метод средних точек, на порядок чувствительнее используемых в настоящее время высокоточных средств измерений.

Рассмотрена проблема моделирования процесса функционирования резервируемых средств измерений. На основе полумарковской модели процесса функционирования сложных дублируемых средств измерений обосновано определение периодичности их поверки. Показана актуальность применения теории полумарковских процессов для моделирования функционирования резервируемых технических систем, в том числе средств измерений. Разработана полумарковская модель процесса функционирования средств измерений, позволяющая учесть влияние на надёжность средств измерений следующих факторов: периодичности поверки; обеспеченности средств измерений запасными элементами; уровня безотказности и ремонтопригодности. Найден способ задания полумарковского процесса, корректно и адекватно аппроксимирующего реальный процесс. Показателем эффективности функционирования средств измерений и соответствующей модели выбран коэффициент готовности средств измерений.

Рассмотрена актуальная для современной фототехники задача характеризации используемых цифровых камер – определение их шумовых характеристик. Освещены вопросы ограничения точности данных, получаемых с помощью цифровых камер, связанные с шумом фотосенсоров. Дан сравнительный анализ двух методов характеризации: стандартного метода на основе стандарта Европейской ассоциации машинного зрения EMVA 1288 и оперативного метода на базе автоматической сегментации неоднородной сцены. Исследованы шумовые характеристики фотосенсоров цифровых камер различного назначения: камеры технического зрения PixeLink PL-B781F, камеры для научных исследований Retiga R6 и бытовой камеры Canon EOS M100. Проанализированы полученные значения точности, скорости расчётов и реализации методов. Показано, что при оценке временны́х шумов метод автоматической сегментации неоднородной сцены не уступает по точности стандартному методу и может быть реализован за существенно меньший промежуток времени даже с учётом дополнительных снимков для повышения точности.

Рассмотрены проблемы контроля состояния текущих сред при одновременном изменении температуры и расхода среды более чем на два порядка. Предложена конструкция проточного рефрактометра для контроля состояния прозрачных сред при ламинарном и турбулентном режимах течения, а также при больших скоростях потока и изменениях температуры среды более чем на 200 °С. В разработанном проточном рефрактометре реализован метод измерения показателя преломления, основанный на принципе параллельности двух лучей: падающего и прошедшего через трубопровод с преломлением на границах нескольких сред. Трубопровод в виде цилиндрической вставки из оргстекла является частью конструкции рефрактометра. Конструкция оптической части рефрактометра с вертикальным участком трубопровода позволяет исключить влияние на результат измерения показателя преломления погрешностей, обусловленных многократными отражениями лазерного излучения от оптических элементов, образованием пустот или вихревых потоков в трубопроводе. Для предложенного рефрактометра отсутствуют ограничения по значению измеряемого показателя преломления текущей жидкости в отличие от ранее используемых промышленных проточных рефрактометров, принцип работы которых основан на явлении полного внутреннего отражения лазерного излучения на границе двух сред. Представлены результаты экспериментальных исследований различных сред предложенным рефрактометром.

Рассмотрена актуальная задача снижения энергетических затрат технологического процесса тепловой обработки плиты из пенобетона. Показано, что для решения поставленной задачи целесообразно использовать в качестве источника теплоты энергию микроволнового излучения. Рассмотрены основные преимущества микроволнового метода тепловой обработки плиты из пенобетона по сравнению с традиционными методами. Разработана конструкция микроволновой установки для тепловой обработки плит из пенобетона. Источники микроволнового излучения разработанной установки имеют выводы энергии в виде раскрыва прямоугольных волноводов, которые используются в качестве излучающих антенн. Для расчёта распределения температуры на поверхности плиты из пенобетона использован метод Гюйгенса-Кирхгофа, а для расчёта распределения температуры по толщине плиты из пенобетона – метод нагруженных длинных линий. Предложена методика измерения распределения температуры плиты из пенобетона. Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований распределения температуры по поверхности и по толщине плиты из пенобетона шириной 1500 мм, высотой 1000 мм и толщиной 200 мм, плотностью 1000 кг/м3 на частоте колебаний электромагнитного поля 2450 МГц. Полученные экспериментальные результаты показали высокую эффективность использования микроволнового излучения для технологических процессов тепловой обработки плиты из пенобетона. Технологии с использованием микроволнового излучения могут быть использованы для тепловой обработки изделий из бетона, железобетона и полимерных композиционных материалов.

Рассмотрены проблемы внедрения систем с голосовым интерфейсом для дистанционного обслуживания населения. Эффективность таких систем может быть повышена за счёт автоматического анализа изменений эмоционального состояния пользователя в ходе диалога. Для измерений показателя динамики эмоционального состояния в режиме реального времени предложено использовать эффект звуковой (фонетической) вариативности речи пользователя на интервалах наблюдений небольшой (доли минуты) длительности. На основе теоретико-информационного подхода разработан метод акустических измерений динамики эмоционального состояния в условиях малых выборок с использованием масштабноинвариантой меры вариаций речевого сигнала в частотной области. Рассмотрен пример практической реализации данного метода в режиме мягкого реального времени. Показано, что в данном случае задержка получения результатов измерений не превышает 10–20 с. Результаты экспериментальных исследований подтвердили высокое быстродействие предложенного метода и его чувствительность к изменениям динамики эмоционального состояния под действием внешних возмущений. Разработанный метод можно использовать при внедрении автоматизированного контроля качества голосовых образцов пользователей единых биометрических систем. Также метод будет полезен для повышения безопасности путём бесконтактного выявления потенциально опасных лиц с краткосрочным нарушением психоэмоционального состояния.

Проведено комплексное исследование возможности разработки и создания стандартных образцов единицы дзета-потенциала частиц в жидкости в диапазоне измеряемых значений –150…+150 мВ. Исследованы существующие на сегодняшний день стандартные образцы дзета-потенциала в России и мире, приведён анализ применимости исходных веществ и компонентов для создания новых стандартных образцов. В качестве перспективных стандартных образцов дзета-потенциала частиц рассмотрены образцы модифицированных микросфер полистирольного латекса, сывороточного бычьего альбумина и супрамолекулярных систем на основе водных растворов L-цистеина, N-ацетилцистеина и ацетата серебра. Все исследования проведены на оборудовании из состава Государственного первичного эталона единиц дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошкообразных материалов ГЭТ 163-2020 методом электрофоретического рассеяния света и измерения водородного показателя рН. Установлено, что микросферы полистирольного латекса не отвечают требованиям поставленной задачи в части разработки набора стандартных образцов, образцы на основе суспензий сывороточного бычьего альбумина не соответствуют требованиям ГОСТ ISO 13099-2-2016. В качестве стандартных образцов предложены супрамолекулярные системы на основе водных растворов L-цистеина, N-ацетилцистеина и ацетата серебра. Такие системы характеризуются возможностью модифицировать исходный потенциалоопределяющий слой частиц без изменения их агрегативной устойчивости. Проведены исследования долговременной стабильности разработанных стандартных образцов единицы дзета-потенциала частиц в жидкости.

Рассмотрены проблема градуировки аналитического прибора и процедура анализа, если неизвестны состав или происхождение анализируемой пробы. Исследованы функции преобразования зеемановского атомно-абсорбционного спектрометра с электротермической атомизацией. Предложен способ установления двухпараметрической функции преобразования спектрометра с использованием одного градуировочного образца и рассмотрена возможность измерения концентрации аналита в реальной пробе по уточнённой функции преобразования спектрометра.

Описаны достоинства и недостатки инфракрасных и электрохимических газоанализаторов углекислого газа СО₂. Исследована возможность использования кондуктометрических датчиков с дистиллированной водой для мониторинга содержания СО₂ в воздухе. Изготовлены два одинаковых измерительных комплекса, в состав каждого входят две кондуктометрические ячейки открытого типа, согласующее устройство и персональный компьютер. С помощью этих комплексов выполнены эксперименты по синхронному измерению содержания СО₂ в воздухе в двух местах (помещение лаборатории и здание в лесном массиве, находящиеся на расстоянии 15 км друг от друга) с заведомо разной суточной динамикой изменения уровня СО₂. Выполнен специальный эксперимент, позволивший оценить инерционность кондуктометрических ячеек и получить коэффициент пересчёта значений содержания СО₂ в стандартные единицы измерения. Показано, что суточная динамика изменения электропроводности дистиллированной воды в открытых ячейках соответствует ожидаемой динамике изменения содержания СО₂ в помещениях, где проводились измерения. Подтверждена работоспособность измерительного комплекса и возможность создания на его основе устройства для длительного мониторинга содержания СО₂ в составе воздушной смеси газов. Установлена высокая селективность измерительного комплекса к СО₂ по отношению к другим газам атмосферы.