Показана необходимость и актуальность прецизионных измерений импульсного давления в промышленности, энергетике и транспорте. Представлены устройство, принцип работы и результат метрологических исследований Государственного первичного эталона единицы избыточного давления в диапазоне статического давления от 10 до 1600 МПа и в диапазоне импульсного давления от 1 до 1200 МПа и эффективной площади поршневых пар грузопоршневых манометров в диапазоне от 0,05 до 1 см² ГЭТ 43-2022. В состав ГЭТ 43-2022 включены гидравлическая и пневматическая установки, а также вентиль сверхвысокого давления, предназначенный для сличения установок из состава ГЭТ 43-2022, работающих с разными штатными жидкостями в диапазоне 250–1200 МПа. Диапазон воспроизведения единицы импульсного давления ГЭТ 43-2022 составляет 1–1200 МПа. Описан метод воспроизведения единицы импульсного давления в жидкой и газовой средах с применением гидравлической и пневматической установок. Исследованы метрологические характеристики ГЭТ 43-2022, рассчитан бюджет неопределённости измерений при воспроизведении единицы импульсного давления. Полученные результаты позволяют обеспечить потребности развития парка рабочих эталонов для средств измерений импульсного давления, прослеживаемых к ГЭТ 43-2022.

Показана необходимость разработки методов и средств воспроизведения и передачи единицы количества теплоты в области измерений малых тепловых эффектов физико-химических взаимодействий  методом изотермической титрационной калориметрии. Актуальность работы обусловлена широтой применения изотермических калориметров титрования, реализующих данный метод, и отсутствием стандартизованных метрологических процедур и инструментов метрологического обеспечения. Для решения проблемы обеспечения единства и прослеживаемости измерений в указанной области лабораторией калориметрии ВНИИМ проведены исследования с целью расширения функциональных и измерительных возможностей Государственного первичного специального эталона единицы количества теплоты в области калориметрии растворения и реакций ГЭТ 133-2012. В ходе работ разработан, исследован и включён в состав усовершенствованного ГЭТ 133-2012 эталонный микрокалориметр титрования МКТ, предназначенный для воспроизведения, хранения и передачи единицы количества теплоты в области измерений малых тепловых эффектов в жидких средах. В результате исследований микрокалориметра МКТ подтверждена возможность воспроизведения и передачи единицы количества теплоты в диапазоне 100–5000 мкДж с расширенной неопределённостью 1,2–8,6 %. Усовершенствованный ГЭТ 133-2012 с обновленным составом и новыми метрологическими характеристиками утверждён как Государственный первичный специальный эталон единицы количества теплоты в области калориметрии растворения и реакций ГЭТ 133-2023. Расширение эталонной базы в области изотермической калориметрии титрования позволило заложить основы для создания новых метрологических средств передачи единицы количества теплоты в области калориметрии растворения и реакций.

Рассмотрено метрологическое обеспечение измерительных преобразователей тока как основных элементов, предназначенных для измерения большого электрического тока. Приведены краткие исторические сведения о создании Государственного первичного эталона единиц коэффициентов преобразования силы электрического тока. Представлены состав и метрологические характеристики Государственного первичного эталона единиц коэффициентов преобразования силы электрического тока ГЭТ 152-2023. Приведены уравнения измерений и результаты исследований двух эталонных установок, созданных в период 2019–2022 гг. в рамках совершенствования ГЭТ 152-2023. Показано, что диапазон воспроизводимых номинальных первичных токов установки синусоидального тока составляет 1–1000 А в диапазоне частот 40–2500 Гц, а диапазон воспроизводимых номинальных первичных токов установки большого постоянного тока составляет 1000–10000 А. Приведены данные о государственной поверочной схеме для средств измерений коэффициентов преобразования силы электрического тока. Перечислены сличения с участием УНИИМ в качестве пилота за период с 2019 г. по настоящее время. Описаны перспективы дальнейшего совершенствования ГЭТ 152-2023 для расширения измерительных и калибровочных возможностей в данной области измерений в Российской Федерации. Результаты работы актуальны для метрологического обеспечения измерительных преобразователей большого электрического тока, применяемых в энергетике и промышленности.

Рассмотрены подходы к расширению динамического диапазона измерительных систем, реализующих методы фазовой триангуляции и структурированное освещение. Данные системы предназначены для высокоточных измерений геометрических параметров сложнопрофильных изделий с произвольными светорассеивающими свойствами поверхности. Предложен метод расширения динамического диапазона измерительной системы, который основан на автоматической регулировке длительности экспозиции фотоприёмника, избыточном сборе экспериментальных данных и комплексном регрессионном анализе. Представлены результаты экспериментальных исследований эффективности предложенного метода расширения динамического диапазона измерительной системы. Показано, что классический подход к расшифровке изображений, полученных с использованием фотоприёмника с фиксированной длительностью экспозиции, практически всегда приводит к высокой погрешности измерений геометрических параметров поверхности, имеющей широкий диапазон светорассеивающих свойств.  При малых значениях экспозиции увеличивается погрешность измерений геометрических параметров тёмной области поверхности, где уровень сигнала существенно слабее, чем в светлых областях измеряемой поверхности. При больших значениях экспозиции увеличивается погрешность измерения геометрических параметров светлой области поверхности, так как сигнал оказывается за пределами динамического диапазона фотоприёмника. Для измеренных геометрических параметров поверхностей с различными светорассеивающими свойствами установлено, что применение фотоприёмника с расширенным диапазоном позволяет достичь погрешности измерений, меньшей или примерно равной погрешности измерительной системы, содержащей фотоприёмник с фиксированной экспозицией. Расширение динамического диапазона даёт возможность упростить автоматизированные измерения, поскольку не требуется дополнительно оптимизировать параметры фотоприёмника под светорассеивающие свойства поверхности измеряемого объекта.

В качестве составной части технологического процесса изготовления деталей с прецизионными поверхностями предложен метод измерения параметров микрорельефа поверхности деталей машин оптико-электронными и компьютерными средствами. Метод основан на компьютерной обработке изображений исследуемых микрорельефов в виде совокупности реализаций стационарного случайного процесса. Количество реализаций случайного процесса принято равным числу линий анализируемого изображения микрорельефа. Изображение микрорельефа рассмотрено как матрица случайных чисел, для которой вычислены математические ожидания, дисперсии, стандартные отклонения, корреляционные моменты и нормализованный коэффициент автокорреляции для столбцов матрицы. Для апробации предложенного метода использован оптико-электронный комплекс, состоящий из инструментального микроскопа с видеокамерой и компьютера для цифровой обработки полученных изображений микрорельефа эталонных образцов с различной шероховатостью. Шероховатость Ra поверхности оценена стандартными методами на профилометре и варьировалась в диапазоне 0,025–0,130 мкм. Для корреляционно-спектральной обработки изображений создано программное обеспечение на языке C++ с применением инструментов OpenCV. По результатам исследований установлено, что характер корреляционных функций во многом определяется параметрами исследуемых микрорельефов. Для идентификации исследуемых микрорельефов определены аналитические зависимости шероховатости Ra от среднего значения переменной составляющей автокорреляционной функции и от её спектральной плотности. Установлено, что для измерения Ra микрорельефа оптико-электронными средствами наиболее перспективным является использование спектральной плотности автокорреляционной функции, рассчитанной по полутоновому изображению микрорельефа. Приведены результаты определения параметров микрорельефа поверхностей дорожек качения внутренних колец приборных подшипников. Полученные результаты актуальны для бесконтактных измерений шероховатости промышленных изделий в различных отраслях машиностроения.

Рассмотрена электроэрозионная обработка как один из распространённых и эффективных способов изготовления труднообрабатываемых деталей. Исследована зависимость характеристик поверхности жаропрочных стальных образцов от параметров электроэрозионной обработки. Образцы с помощью электроэрозионного станка обработаны в различных режимах в соответствии с полнофакторным планом эксперимента, позволяющим реализовать все возможные комбинации параметров обработки. Для оценки состояния обработанной поверхности всех образцов измерены шероховатости поверхности в продольном и поперечном направлениях обработки. Приведены результаты анализа оценки полученных профилей шероховатости поверхности. Подтверждён ранее известный вывод о том, что средняя высота неровностей увеличивается с увеличением тока импульса. Установлено, что наряду с этим изменяется и фрактальная размерность профиля в диапазоне масштабов 20–500 мкм, рассчитанная с использованием функции «площадь – масштаб». Проведён спектральный анализ микронеровностей по значениям накопленной спектральной мощности профиля шероховатости поверхности стальных образцов и показано, что основной вклад в образование микронеровностей вносят пространственные частоты не более 0,05 мкм^–1. Полученные результаты позволят получить поверхности с необходимыми оптическими и  адгезионными свойствами путём выбора параметров обработки образцов на электроэрозионном оборудовании.

Представлено метрологическое обеспечение цифровых электронных трансформаторов напряжения и маломощных датчиков (преобразователей, трансформаторов) напряжения. Описаны методы и эталонные средства измерений Государственного первичного специального эталона единиц коэффициента масштабного преобразования и угла фазового сдвига электрического напряжения переменного тока промышленной частоты в диапазоне от до и единиц электрической ёмкости и тангенса угла потерь на напряжении переменного тока промышленной частоты в диапазоне от 1 до 500 кВ ГЭТ 175-2023, применяемые для метрологического обеспечения вышеуказанных средств измерений. Приведены результаты исследований ГЭТ 175-2023. Расширенные неопределённости ГЭТ 175-2023 при воспроизведении единиц коэффициента масштабного преобразования и угла фазового сдвига электрического напряжения переменного тока промышленной частоты для метрологического обеспечения аналоговых маломощных датчиков (преобразователей, трансформаторов) напряжения складываются из бюджета неопределённостей компаратора тока, низковольтной (опорной) и высоковольтной измерительных мер, моста высоковольтного МВЭ-01 (усилитель СА7400МА1) и составляют соответственно 9,62·10^–5 и Расширенные неопределённости ГЭТ 175-2023 при воспроизведении единиц коэффициента масштабного преобразования и угла фазового сдвига электрического напряжения переменного тока промышленной частоты для метрологического обеспечения электронных цифровых трансформаторов напряжения и цифровых маломощных датчиков (преобразователей, трансформаторов) напряжения складываются из бюджета неопределённостей преобразователя «высокое напряжение – ток», преобразователя «ток – низкое напряжение», преобразователя «низкое напряжение – цифровая копия напряжения», цифрового прибора сравнения и равны соответственно 10,8·10^–5 и ГЭТ 175-2023 позволяет решать задачи метрологического обеспечения электронных цифровых трансформаторов напряжения и цифровых маломощных датчиков (преобразователей, трансформаторов) напряжения.

Рассмотрено разделение полных потерь в электротехнической стали магнитопроводов электрических машин на три составляющие: гистерезисную, вихретоковую классическую и вихретоковую аномальную. Решение этой технической проблемы позволит эффективно проектировать и конструировать электрические машины с магнитопроводами, имеющими низкие магнитные потери. Данное разделение связано с трудоёмкими измерениями на специальном оборудовании и выполняется с большими погрешностями. Предложены два метода определения потерь в стали, основанные на известных зависимостях указанных составляющих потерь от частоты перемагничивания и температуры – соответственно методы трёх частот и трёх температур. В этих методах составляющие определяют по результатам трёх опытов холостого хода при трёх частотах или трёх температурах сердечников электрических машин. С использованием результатов измерений активных мощностей, затраченных на нагрев сердечника, рассчитаны мощности гистерезисных, вихретоковых классических и аномальных потерь. Результаты экспериментов, проведённых методами трёх частот и трёх температур, хорошо согласуются друг с другом, что подтверждает адекватность методов и возможность их применения на практике. Проанализированы достоинства и трудности реализации каждого метода. Методы можно применять для эффективной минимизации потерь в стали электрических машин.

Рассмотрен один из вопросов калибровки средств измерений звукового давления в воздушной среде. При первичной калибровке микрофонов типа LS по давлению (методом взаимности или методом пистонфона) для измерения комплексной чувствительности микрофонов необходимо теоретически определить комплексный акустический импеданс воздуха, заключённого в цилиндрическом замкнутом объёме с абсолютно жёсткими стенками. В первом приближении для определения акустического импеданса воздуха в указанном замкнутом объёме использовалось адиабатическое приближение. Однако согласно различным экспериментальным и теоретическим исследованиям адиабатическое приближение применимо лишь в достаточно узком диапазоне частот, и на результаты калибровки влияют и другие значимые факторы. К таким факторам относятся теплообмен между воздухом внутри цилиндрического замкнутого объёма и внешней средой (через стенки данного объёма) и отражённые волны, которые появляются на высоких частотах (по мере сравнения длины замкнутого объёма и длины волны колебаний). Для исследования данных факторов предложено численное моделирование. Численный алгоритм основан на регуляризованных уравнениях Навье-Стокса с квазигазодинамическим замыканием при учёте вязкости, теплопроводности и сжимаемости воздуха. Определена фаза комплексного акустического импеданса воздуха в замкнутом объёме с теплопроводными и теплоизолированными стенками. Результаты исследования актуальны как для калибровки измерительных микрофонов на низких и инфразвуковых частотах методом взаимности по давлению и методом пистонфона, так и для изучения акустических процессов в жидких и газообразных средах с помощью численного моделирования, поскольку показывают применимость использованной для численного расчёта модели. Средства измерений, которым передаётся единица звукового давления в воздушной среде от измерительных микрофонов, откалиброванных первичным методом, используются, например, при мониторинге шума от различных источников (промышленная деятельность, транспорт), при контроле шума в жилых и производственных помещениях, при изучении геофизических явлений (низкочастотные звуковые колебания в атмосфере, вызываемые суточными и полусуточными вариациями атмосферного давления, атмосферными течениями, цунами, извержениями вулканов и т. п.).

Рассмотрен искусственный интеллект как один из основных элементов цифровой трансформации. Описаны перспективные направления применения искусственного интеллекта в метрологии. Основное внимание уделено использованию искусственных нейронных сетей в составе средств измерений и измерительных систем для получения результатов измерений в случаях, когда функция измерения неизвестна, недостаточно определена или слишком сложна для алгоритмической формализации. Отмечено, что на практике часто требуется решать задачи с частично неопределённой функцией, когда помимо детерминированной основы существует дополнительный неизвестный компонент, оказывающий существенное влияние на результат измерений. Проведён имитационный эксперимент по решению подобной измерительной задачи с помощью нейросетевой модели. В эксперименте использована функция измерения, имеющая линейную детерминированную основу и дополнительный нелинейный компонент, составляющий примерно 10 % относительного среднего квадратического отклонения и априори неизвестный (по условиям задачи). Результаты эксперимента подтвердили практическую возможность и высокую эффективность применения искусственных нейронных сетей для решения подобных измерительных задач. Нейросетевая модель в условиях зашумлённой обучающей выборки, соответствующей реальным условиям измерений, практически полностью восстановила функцию измерения несмотря на то, что используемая нейросетевая модель была линейной, а дополнительный компонент функции измерения – нелинейным. В проведённом эксперименте за счёт использования нейронной сети точность измерений повышена примерно на порядок. Предоставлен доступ к машинному коду, реализующему данный имитационный эксперимент.