Изучено сканирующее устройство для системы космического мониторинга окружающей среды. Основное внимание уделено исследованию параметров углового движения зеркала сканирующего устройства, поскольку равномерность вращения зеркала во многом определяет качество изображения поверхности Земли. Рассмотрен принцип и проанализированы результаты измерения параметров вращения в широком угловом диапазоне. Измерения выполнены с помощью динамического гониометра-автоколлиматора, откалиброванного на Государственном первичном эталоне единицы плоского угла ГЭТ 22-2014. Рассчитаны повторяемость средней угловой скорости зеркала сканирующего устройства и повторяемость начального угла сканирования. Отмечена нестационарность по математическому ожиданию и дисперсии в случайных отклонениях углового движения зеркала от линейного закона сканирования. С помощью вейвлет-анализа выявлена периодичность возбуждения колебаний в низкочастотной области спектра. Показана возможность применения динамического гониометра-автоколлиматора при измерении не только углового положения зеркала сканирующего устройства, но и угловой скорости.

Рассмотрена задача разработки системы термокомпенсации в квантовых стандартах частоты на основе эффекта когерентного пленения населённостей. Разработка такой системы существенно снижает температурный коэффициент частоты, значение которого на порядок больше, чем в рубидиевых стандартах частоты. Одним из способов уменьшения температурного коэффициента частоты является термокомпенсация. Предложен метод термокомпенсации на основе эффекта Зеемана для сдвига действительного значения частоты. Рассмотрен способ определения минимального значения магнитного поля, при котором отсутствует влияние магниточувствительных резонансов на эталонный резонанс. Представлены результаты работы квантового стандарта частоты до включения системы термокомпенсации и после.

Рассмотрена одна из задач современной расходометрии – измерение расхода и количества влажного газа. Эта задача особенно актуальна в условиях производства, когда требуется информация о количестве сухой части газа, содержащегося в виде смеси в потоке влажного газа. Представлен принцип работы и структура инвариантной системы измерения расхода влажного газа (за исключением газов с обильной капельной влажностью). Работа инвариантной системы измерения расхода влажного газа основана на комбинированном применении расходомеров переменного перепада давлений и кориолисовых расходомеров, а также на одновременном использовании принципа многоканальности и метода парциальной расходометрии. Приведены результаты испытания предложенной инвариантной системы и оценены её метрологические характеристики при измерении расхода влажного газа. Полученные результаты испытаний актуальны для объектов добычи, транспорта и хранения природного газа.

В промышленных технологических процессах, связанных с нагреванием обрабатываемого материала сверхвысокочастотным излучением, необходимо применение измерительной аппаратуры для контроля температуры объектов. Рассмотрены методы измерения температур в областях техники, использующих системы нагрева сверхвысокочастотным излучением. Определены основные возможности, недостатки и ограничения используемых контактных и бесконтактных (оптических) методов измерения. Перечислены требования, предъявляемые к системам измерения температур в условиях воздействия сильных электромагнитных полей. Особо отмечены возможности и преимущества метода спектральной пирометрии.

Рассмотрены вопросы повышения достоверности измерения высоких (более 5000) добротностей миниатюрных открытых диэлектрических резонаторов. Предложен способ достоверного определения добротности открытого диэлектрического резонатора и представлен алгоритм определения добротности резонатора из материала с тангенсом угла диэлектрических потерь менее 10–4 в экранированной области. Алгоритм основан на измерении параметров электромагнитно связанной системы объёмных металлического и открытого диэлектрических резонаторов. Аналитически обоснован предложенный способ определения добротности открытого диэлектрического резонатора в электродинамическом и цепном представлениях. Рассмотрены варианты влияния металлического объёма на эффективную собственную добротность открытого диэлектрического резонатора в зависимости от его электрофизических характеристик. Оценены факторы, влияющие на полученную эффективную собственную добротность открытого диэлектрического резонатора, и показана область ожидаемых погрешностей измерений. Достоинство предложенного способа определения добротности открытого диэлектрического резонатора – высокая точность аналитических соотношений для определения добротности, отсутствие повышенных требований к точности изготовления измерительных секций и качеству внутренних поверхностей металлического резонатора, простота реализации измерения, связанная с применением ординарного оборудования и элементной базы.

Приведён обзор мостов переменного тока. Рассмотрена проблема отсутствия высокоточных малогабаритных мостов переменного тока. Предложен метод построения мостов переменного тока, в которых уравновешивание в широком диапазоне измерения производится регулировкой только фаз совокупности кардинальных сигналов уравновешивания. Определены оптимальная структура и алгоритмы управления кардинальными сигналами в процессе уравновешивания моста. Показано, что применение предложенного метода построения мостов позволяет создать малогабаритные прецизионные измерительные приборы, а также полностью интегрированные устройства для прецизионного измерения параметров импеданса. Описаны универсальные мосты переменного тока с фазовым регулированием, алгоритмы их уравновешивания и калибровки.

Рассмотрены два метода измерений бистатических характеристик рассеяния плоских образцов материалов. Проведены экспериментальные исследования и численное моделирование коэффициента зеркального отражения образцов магнитодиэлектриков в зависимости от угла падения волны в бистатической схеме постановки эксперимента (вращение приёмной и передающей антенн) и в моностатической схеме с использованием двугранного уголкового отражателя (вращение объекта). Характеристики магнитодиэлектрического плоского образца измерены в Институте теоретической и прикладной электродинамики Российской академии наук на двух стендах с соответствующей схемой эксперимента. Для выявления погрешностей используемых методов проведено численное моделирование измерения коэффициента зеркального отражения исследуемого образца методом интегральных уравнений (методом моментов) в программе FEKO в постановке двух схем экспериментов. Проведено сравнение полученных результатов между собой и с результатами аналитических расчётов коэффициента зеркального отражения, проведённых по формулам Френеля при рассмотрении бесконечного плоского слоя материала. Данные расчёты позволяют сравнить методические погрешности измерения коэффициента зеркального отражения в двух рассматриваемых схемах эксперимента. Показано, что методическая погрешность результатов измерений с использованием уголкового отражателя (отклонение от аналитического расчёта) на 1–2 дБ больше, чем при измерениях на бистатическом стенде. Результаты экспериментов и численного моделирования находятся в соответствии друг с другом. Выводы, полученные в данной работе применимы к любым экспериментальным установкам для исследования плоских материалов.

Проведено теоретическое и экспериментальное исследование методов измерения резонансной частоты по амплитудно-частотной и фазочастотной характеристикам резонатора (амплитудный и фазовый методы соответственно). Для определения резонансной частоты использовано цифровое частотное сканирование. На основе теории вероятностей выведены аналитические выражения, описывающие зависимости систематической и случайной погрешностей от положения резонансной частоты в интервале между ближайшими дискретными частотами, а также от уровня шума. Достоверность выведенных выражений подтверждена в ходе виртуального эксперимента с компьютерной моделью резонатора. Показано, что погрешности амплитудного и фазового методов практически совпадают для уровня шума, при котором регистрируются не более двух дискретных частот, и существенно различаются, если регистрируются более двух дискретных частот. Погрешности измерения резонансной частоты фазовым методом практически не зависят от шага перестройки частоты при уменьшении этого шага и линейно зависят от уровня фазового шума. При измерении резонансной частоты амплитудным методом погрешности уменьшаются с уменьшением шага перестройки частоты, и для этого случая предложена эмпирическая формула зависимости систематической и случайной погрешностей от шага перестройки частоты и уровня амплитудных шумов. Результаты исследования могут быть использованы при построении цифровых резонансных датчиков.

Исследованы актуальные для морского судоходства способы определения высоты морских волн. Рассмотрен метод измерения высоты морских волн путём радиолокационного зондирования поляризационно-модулированными сигналами. Описаны энергетические и спектральные характеристики радиолокационного сигнала, отражённого от морской поверхности при малых углах облучения. Предложен алгоритм расчёта средней высоты волн по результатам измерения поляризационной анизотропии удельной эффективной поверхности рассеяния участка моря. Приведена связь средней частоты амплитудных флуктуаций отражённых радиолокационных сигналов с волнением моря. Выполнен анализ спектральных характеристик отражённых морской поверхностью радиолокационных сигналов при облучении её поляризационно-модулированными сигналами. Рассмотрена процедура формирования эффективной статистической оценки средней высоты волн по результатам спектральных измерений. Выполнен анализ погрешностей формируемых оценок высоты волн, связанных с погрешностями измерения поляризационной анизотропии эффективной поверхности рассеяния и средней частоты огибающей амплитудных флуктуаций, обусловленных проявлением эффекта Доплера. Приведены результаты экспериментальных измерений спектров амплитудных флуктуаций огибающей отражённых сигналов при различном состоянии поверхности моря. Приведена аналитическая зависимость поляризационной анизотропии эффективной поверхности рассеяния моря от угла облучения относительно направления распространения волн. Проведено сравнение оценок высоты морских волн, полученных по данным радиолокационного зондирования и метеонаблюдения.

Рассмотрена проблема ранней диагностики одного из наиболее опасных злокачественных новообразований кожи – меланомы. Разработана модель выделения структурных элементов (линий) на цифровых изображениях новообразований кожи в онкодерматологии. Модель основана на адаптивной бинаризации исходного цифрового дерматоскопического изображения новообразований кожи и последующих операциях дилатации, эрозии, скелетизации, фильтрации ложных фрагментов линий. Для проведения опыта тестовые дерматоскопические изображения новообразований кожи визуально разделяли на четыре группы. Экспериментально установлены оптимальные параметры обработки изображений четырёх групп для модели выделения структурных элементов – линий. Экспериментально определённая точность выделения линий составила 95 %. Результаты работы являются итогом междисциплинарного взаимодействия врачей-дерматологов Центральной медицинской академии Управления делами Президента Российской Федерации, Медицинского института Российского университета дружбы народов и специалистов в области информационно-измерительных систем Инженерно-физического института биомедицины Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ». Предложенная модель может быть востребована при разработке компьютерных систем поддержки принятия врачебных решений при диагностике меланомы кожи – опасного злокачественного новообразования.