Измерение комплексных коэффициентов отражения и комплексных коэффициентов передачи радиотехнических устройств в волноводных трактах широко применяется в радиолокации и радионавигации при разработке, производстве, испытаниях и эксплуатации сверхвысокочастотных устройств и узлов. Данные параметры характеризуют качество согласования приёмопередающих трактов на сверхвысоких частотах. До введения в эксплуатацию Государственного первичного эталона единиц комплексного коэффициента отражения и комплексного коэффициента передачи в волноводных трактах в диапазоне частот от 2,14 до 178,4 ГГц ГЭТ 219-2024 метрологическая прослеживаемость единиц комплексного коэффициента отражения и комплексного коэффициента передачи в волноводных трактах обеспечивалась к рабочим эталонам 1980-х гг. Диапазоны рабочих частот и уровень автоматизации устаревших эталонов не соответствовали современным требованиям и не в полной мере обеспечивали решение современных измерительных задач. С целью обеспечения единства измерений комплексных коэффициентов отражения и комплексных коэффициентов передачи разработан и утверждён Государственный первичный эталон единиц комплексного коэффициента отражения и комплексного коэффициента передачи в волноводных трактах в диапазоне частот от 2,14 до 178,4 ГГц ГЭТ 219-2024. Эталон обеспечивает воспроизведение, хранение и передачу единиц комплексного коэффициента отражения и комплексного коэффициента передачи в 16 отечественных и 22 зарубежных волноводных трактах. Приведены структурная схема, технические и метрологические характеристики ГЭТ 219-2024. Результаты исследований подтвердили, что ГЭТ 219-2024 имеет сопоставимые метрологические характеристики с эталонами национальных метрологических институтов других стран.

Рассмотрена проблема определения формата (формы представления разностью, параметром рассеяния, распределением) характеристик точности результатов при решении измерительных задач в терминах теории погрешностей и концепции неопределённости. Показано, что для погрешности как разности ключевым является вопрос о неизвестности так называемого истинного значения. Для неопределённости измерения при переходе к оцениванию параметра рассеяния по совокупности повторных измерений и избавлении от прилагательного истинное возникает ряд узловых вопросов другого плана – отсутствие логики статистического вывода, несоответствие термина уровень доверия термину доверительная вероятность в государственных поверочных схемах и практическая бесполезность характеристик неопределённости измерения в задачах анализа рисков. Однако бесконечное совершенствование методов и средств измерений в теории погрешностей и неограниченное количество информации для полного описания измеряемой величины в концепции неопределённости представляет собой общий дефект обоих подходов, только другими словами. Концептуально же переход от погрешности к неопределённости является промежуточным этапом к представлению характеристик точности распределениями вероятностей. Дан краткий обзор трансформации точки зрения международной метрологии по этому вопросу. Оценивание точности результатов представлено как структурно-параметрическая идентификация дрейфа метрологических характеристик средств измерений и эталонов, а также метрологическая аттестация методик решения измерительных задач в схеме перекрёстного наблюдения в терминах распределений вероятностей. Это позволяет избавиться от проблем, связанных с неполнотой других форматов представления характеристик точности. Показано, что наиболее полной характеристикой точности для теории погрешностей и концепции неопределённости является формат распределения вероятностей.

Рассмотрен перфтороктан C₈F₁₈ – технически важное вещество, используемое в разных сферах промышленности и медицины. Отмечено, что существующие термодинамические таблицы стандартных справочных данных для перфтороктана не согласуются с современными данными о плотности этого вещества на линии фазового равновесия. Разработана методика построения линии фазового равновесия перфтороктана в диапазоне от тройной точки до критической точки. Предложена модель линии фазового равновесия перфтороктана, которая включает следующие уравнения: линии упругости; паровой и жидкостной ветвей кривой сосуществования системы «жидкость – газ»; «кажущейся» теплоты парообразования. Вблизи критической точки уравнение линии упругости удовлетворяет требованиям масштабной теории критических явлений, а в окрестности тройной точки – модели Вегнера. Модель кривой сосуществования в окрестности критической точки удовлетворяет модели Янга-Янга и ренормгрупповой теории для асимметричных систем, а в области разреженного газа – линейной модели среднего диаметра. В диапазоне температур 246,15–496,99 К рассчитаны табулированные данные, включающие равновесные свойства перфтороктана на линии фазового равновесия – давление и плотность насыщенного пара, плотность насыщенной жидкости, теплоту парообразования, первую и вторую производные давления насыщенного пара по температуре. С учётом описанных в литературе экспериментальных данных, а также данных о критических давлениях перфтор-n-алканов как функции их молекулярной массы выбраны критические значения давления 1,548 МПа, плотности 596,4 кг/м³, температуры 496,99 К. Рассчитаны статистические характеристики, включая абсолютное среднее и среднее квадратическое отклонения, определяющих точность предложенной модели линии фазового равновесия при описании полученных в общепризнанных международных теплофизических лабораториях экспериментальных данных. Результаты настоящего исследования полезны специалистам высокотехнологических компаний, занимающимся разработкой инновационных технологий в сферах радиоэлектронной и электротехнической промышленности, медицины, а также производителям магнитожидкостных герметизаторов (с целью изоляции опасных веществ от окружающей среды и создания уплотнителей для устройств, эксплуатируемых в условиях вакуума или контакта с агрессивными веществами) и магнитожидкостных сепараторов (для разделения цветных металлов по плотности). Результаты выполненного исследования можно использовать при разработке фундаментального уравнения состояния перфтороктана.  

Рассмотрено повышение качества продукции механообрабатывающего производства, связанное с качеством обработки различных изделий и, соответственно, точностью применяемого оборудования. Отмечено, что на точность обработки изделий наибольшее влияние оказывают геометрические погрешности, которые составляют до 40 % суммарной погрешности многокоординатного, в частности трёхкоординатного, металлорежущего станка. Для повышения качества обработки изделий необходимо корректировать её параметры по получаемой в процессе работы станка измерительной информации, для чего используются методы математического моделирования. Разработаны модели объёмной погрешности трёхкоординатного металлорежущего станка, учитывающие слагаемые первого (линейные) и второго (квадратичные) порядков малости. Выполнен сравнительный анализ разработанных моделей. Приведены результаты экспериментов по измерению объёмных погрешностей комплекса СТАН S500 и коррекции этих погрешностей на основе нелинейной теоретической модели. Установлено, что в диапазоне угловых погрешностей 0–2,5′ учёт квадратичных членов модели дополнительно к линейным не приводит к заметному уменьшению объёмной погрешности. Показано, что при обработке измерительной информации многокоординатного металлорежущего оборудования достаточно ограничиться рассмотрением составляющих объёмной погрешности не выше первого порядка малости. Результаты исследований полезны при приёмочном и периодическом контроле объёмной погрешности металлорежущих станков, а также для программного уменьшения объёмной погрешности.

Ампулы реперных точек затвердевания металлов – важная составная часть рабочих эталонов температуры 0-го разряда. Данные эталоны предназначены для воспроизведения единицы температуры – кельвина в соответствии с Международной температурной шкалой МТШ-90. Метод, установленный МТШ-90, в настоящее время является основным методом воспроизведения единицы температуры в диапазоне –189…+1084 °С. Передача единицы температуры происходит в результате сличения ампул рабочих эталонов с ампулами государственного вторичного эталона температуры. С целью разработки рекомендаций по увеличению интервала между сличениями и изменений требований Государственной поверочной схемы средств измерений температуры, которые предъявляются к характеристикам ампул, входящих в рабочие эталоны 0-го разряда, изучена одна из важнейших характеристик ампулы рабочего эталона – нестабильность температуры в интервале между сличениями. Приведены результаты исследований 26 ампул реперных точек олова, цинка и алюминия, период эксплуатации которых составлял от 2 до 10 лет (с 2013 по 2023 гг.), интервал между сличениями ампул 2–5 лет. Проанализированы возможные причины нестабильности воспроизводимой температуры, рассчитаны неопределённости сличений ампул рабочих эталонов и ампул государственного вторичного эталона температуры. Установлено, что за длительный период времени (2013– 2023 гг.) нестабильность температуры фазовых переходов, воспроизводимых с помощью ампул, олова, цинка и алюминия не превышает соответственно 1,02; 1,75; 6,47 мК. Предположено, что наиболее вероятной причиной отклонения температуры ампул рабочих эталонов от температуры ампул государственного вторичного эталона температуры является разная чистота используемых металлов. Указано, что разрушение кварцевой оболочки ампулы без какого-либо механического воздействия маловероятно, поэтому явного влияния давления, вызывающего изменение температуры фазового перехода, нет. Проведено сравнение полученной нестабильности с неопределённостью измерений температуры при сличениях ампул рабочих эталонов и ампул государственного вторичного эталона температуры, а также со значениями, требуемыми в Государственной поверочной схеме для средств измерений температуры. По итогам сравнительного анализа сделан вывод о возможности увеличения интервала между сличениями для ампул олова и цинка до пяти лет. Такое увеличение интервала имеет положительный экономический эффект за счёт уменьшения затрат на эксплуатацию государственного вторичного эталона температуры и на транспортировку ампул к месту сличений. Для ампул алюминия рекомендован индивидуальный подход в назначении интервала между сличениями на основе анализа результатов предыдущих сличений. Полученные результаты полезны специалистам центров стандартизации и метрологии, использующим рабочие эталоны температуры, а также научным работникам, исследующим процессы в реперных точках затвердевания металлов.

Приведён обзор публикаций, посвящённых изучению и особенностям регистрации электромагнитного излучения, наблюдаемого в процессе нагружения образцов горных пород, металлов, композиционных материалов в лабораторных условиях, а также в зонах дезинтеграции массивов горных пород на участках горных выработок. При разрушении образцов горных пород в лабораторных экспериментах и натурных условиях электромагнитное излучение может наблюдаться не только в высоко- и низкочастотном диапазонах (соответственно 1000–3·10⁶ Гц и 500–1000 Гц), но и в очень низко- и ультранизкочастотном диапазонах (соответственно 200–500 Гц и 0,01–200,00 Гц). Однако большинство экспериментальных исследований образцов горных пород под влиянием разрушающей нагрузки в лабораторных условиях направлены на измерение электромагнитного излучения в высокочастотном диапазоне. Описан аппаратурно-измерительный комплекс, позволяющий регистрировать электромагнитное излучение в ультранизкочастотном диапазоне. В состав аппаратурно-измерительного комплекса в качестве датчиков магнитного поля входят магнитомодуляционные преобразователи магнитной индукции. Представлена методика лабораторных экспериментов по регистрации c помощью аппаратурно-измерительного комплекса электромагнитных сигналов, возникающих при воздействии внешней нагрузки на образцы горных пород. Приведён пример одноосного нагружения образца базальта. При нагружении рассматриваемого образца амплитуда импульсов электромагнитного излучения на два порядка превышает фоновые значения техногенного магнитного шума. Высокая чувствительность магнитомодуляционного преобразователя магнитной индукции позволяет применять его для регистрации компонент магнитной индукции в процессе разрушения образцов горных пород в условиях помех техногенного магнитного шума. Полученные результаты важны для контроля и прогноза процесса трещинообразования перед горными ударами, а также для изучения геологической среды и процессов, порождающих низкочастотное электромагнитное излучение, в районах расположения горных выработок.

В рамках динамично развивающегося направления исследований в области акустических измерений рассмотрена задача спектрального анализа речевых сигналов в системах автоматического распознавания речи. Отмечена низкая по сравнению с человеческим восприятием устной речи эффективность указанных систем в неблагоприятных условиях речепроизводства (шумы, недостаточная разборчивость звуков речи). Для повышения эффективности систем автоматического распознавания речи предложен двухэтапный алгоритм спектрального анализа речевых сигналов. Первый этап обработки речевого сигнала – параметрический спектральный анализ с использованием авторегрессионной модели голосового тракта условного диктора. Второй этап обработки – преобразование (модификация) полученной спектральной оценки по принципу частотно-избирательного усиления амплитуды основных формант внутрипериодного спектра мощности. Описана программная реализация предложенного алгоритма на базе вычислительной процедуры быстрого преобразования Фурье. С применением авторского программного обеспечения проведён натурный эксперимент: исследована аддитивная смесь гласных звуков речи контрольного диктора с белым гауссовым шумом. По результатам эксперимента сделан вывод об усилении на 10–20 дБ амплитуды основных формант речевого сигнала и, соответственно, существенном улучшении разборчивости звуков речи. Разработанный алгоритм можно применять в системах автоматического распознавания речи, основанных на обработке речевого сигнала в частотной области, в том числе, с использованием искусственных нейросетей.

Контроль эксплуатационных параметров рентгенодиагностического оборудования, в том числе компьютерных томографов, обязательно проводится во время приёмочных и периодических испытаниях в медицинских организациях. Описана важность контроля анодного напряжения рентгеновского излучателя (как одного из основных технических параметров при диагностических исследованиях пациентов, способного повлиять на качество визуализации и на безопасную эксплуатацию оборудования). Исследовано влияние профилированных фильтров компьютерных томографов Somatom Definition AS, SOMATOM go.All (Siemens, Германия) на точность измерения анодного напряжения. Анодное напряжение оценено неинвазивными методами с использованием универсальных дозиметров в пользовательском режиме работы оборудования. Испытания проведены в условиях клиники без частичного демонтажа кожуха гентри (конструктивного элемента томографа, внутри которого находится система «рентгеновский излучатель – детектор») и подключения к высоковольтной цепи аппарата. При этом учтены расстояние между чувствительными элементами измерительного прибора и смещение центра чувствительной области относительно положения центральной оси рентгеновского пучка томографа. С помощью универсального дозиметра Piranha R&F/M 657 (RTI Electronics AB, Швеция) при его смещении относительно лазерного центратора компьютерного томографа получены нормированные кривые кермы, анодного напряжения и аппроксимирующие их аналитические функции. На основании расчётной схемы неинвазивной оценки анодного напряжения выведена формула для определения относительного отклонения измеренного значения этого напряжения. Показано, что отклонение обусловлено влиянием профилированного фильтра на выходе рентгеновского излучателя компьютерного томографа и смещением центральной точки чувствительной области измерительного прибора относительно центральной оси рентгеновского пучка томографа. Достоверность данных, рассчитанных по выведенной формуле, подтверждена экспериментально. Полученные результаты будут полезны специалистам по техническому обслуживанию или контролю эксплуатационных параметров рентгеновских компьютерных томографов.