Описан компьютеризированный контактный (вертикальный) интерферометр, разработанный в Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН» и основанный на интерферометре Уверского. Компьютеризованный интерферометр с разрешающей способностью 1 нм предназначен для автоматизированной поверки образцовых концевых мер длины 2, 3 и 4-го разрядов в диапазоне размеров 0,1–100 мм. Компьютеризация интерферометра Уверского позволяет значительно повысить производительность поверки, но при этом вносит дополнительную погрешность измерения, связанную с аберрациями оптической системы используемой цифровой видеокамеры. Предложены метод и алгоритм программной коррекции данной погрешности. Данная коррекция реализуется в процессе компьютерной обработки цифрового изображения, полученного от видеокамеры. Метод основан на приближении экспериментальных данных полиномами одной переменной различных степеней. Экспериментально подтверждена эффективность метода применительно к компьютеризированному контактному интерферометру Уверского. К преимуществам метода можно отнести простоту реализации в виде компьютерной программы и возможность оперативно масштабировать одномерные алгоритмы и программы для полиномов двух и трёх переменных. Результаты работы полезны при усовершенствовании нацеленного на повышение точности измерений программного обеспечения компьютеризированных интерферометров и других оптико-механических приборов.

Рассмотрены особенности разработки неинвазивных диагностических устройств, основанных на взаимодействии падающего оптического излучения с исследуемой биологической средой. Показано, что существующие модели оценки уровня насыщения крови кислородом в проходящем свете недостаточно адекватно описывают процессы взаимодействия оптического излучения с биологической тканью, а именно, не учитывают поглощающую способность тех фракций крови, которые не участвуют в транспортировке кислорода. Следовательно, результаты измерений уровня фракционной сатурации крови характеризуются низкой точностью. Разработана математическая модель оценки уровня фракционной сатурации крови фотометрическим методом в проходящем свете с использованием четырёх источников оптического излучения с центральными длинами волн 660; 805; 880; 940 нм. Описан принцип выбора спектральных характеристик источников искусственного излучения. Представлена структурно-функциональная схема устройства неинвазивной диагностики уровня фракционной сатурации крови, изложены принципы его функционирования. С применением прототипа предложенного устройства и существующего пульсового оксиметра экспериментально оценены уровни фракционной сатурации крови 30 испытуемых. По результатам эксперимента относительная погрешность измерений уровня фракционной сатурации крови прототипом устройства на 0,71 % меньше погрешности измерений сертифицированным устройством, что доказывает эффективность прототипа. Полученные результаты относятся к области медицинской техники и будут полезны при проектировании устройств неинвазивной диагностики физиологических показателей здоровья.

Рассмотрена идентификация пространственных распределений интенсивности лазерных пучков, которая имеет существенное практическое значение для разработчиков лазеров при сертификации источников излучения. В качестве параметра идентификации предложена и исследована мера сходства измеряемых осесимметричных распределений интенсивности лазерного излучения с заданным гауссовым распределением. Для определения данной меры не требуется предварительно находить ширину пучка в перетяжке. Разработан математический аппарат идентификации, основанный на применении кумулянтов пространственных распределений интенсивности. Особенность метода – ограниченное число кумулянтов гауссова распределения, что делает его привлекательным при практическом применении. Проведён сравнительный анализ ряда двухмерных распределений с гауссовым распределением и показано, что даже при малом числе измеряемых кумулянтов обеспечивается высокая чувствительность метода к формам распределений интенсивности. Представлена мера сходства для непрерывных одномерных распределений интенсивности произвольной формы. Рассмотрена мера асимметричности двухмерных пространственных распределений интенсивности лазерных пучков, основанная на отношении моментов и кумулянтов четвертого и второго порядков. Предложенная мера сходства измеряемых осесимметричных распределений интенсивности с гауссовым распределением является альтернативой известному коэффициенту распространения М 2 и может применяться совместно с этим коэффициентом.

Исследованы профили скоростей в безнапорных и напорных каналах переключателей потока эталонных установок в области измерений расхода и количества жидкости. Описаны недостатки конструкций эталонных установок. Если эталонная установка работает в течение длительного времени, то из-за недостатков её конструкции невозможно получить профиль скорости потока в срезах профилированного канала напорных сопел, близкий к равномерному профилю. Показано, что размещение различных спрямляющих устройств в профилированных каналах напорных сопел переключателей потока эталонных установок не приводит к получению близкого к равномерному профиля скорости потока. Предложен подход к профилированию безнапорного канала переключателя потока, позволяющий получить близкий к равномерному профиль скорости потока. Экспериментально обоснована гидравлическая эффективность геометрии проточной части профилированного канала переключателя потока эталонной установки ЭУ-3 из состава Государственного первичного специального эталона единиц массы и объёма жидкости в потоке, массового и объёмного расходов жидкости ГЭТ 63-2019. Обосновано влияние формы профиля скорости потока в срезе профилированного канала переключателя потока и стабильности основных гидро- и термодинамических параметров потока воды (расхода, абсолютного давления и температуры) в напорном трубопроводе на метрологические характеристики эталонной установки. Экспериментальные исследования профиля скорости безнапорного потока воды в срезе профилированного канала выполнены быстродействующими измерителями полного давления и трубками Пито. Получены близкие к равномерным профили скорости потока воды в срезе профилированного канала при безнапорном истечении в диапазоне исследованных чисел Рейнольдса Re=(35...300)·103. Выполнено сравнение профилей скорости потока воды в срезах профилированного канала эталонной установки ЭУ-3 и плоского напорного сопла эталонной установки PTB (Германия). Приведены результаты, подтверждающие стабильность заданного массового расхода воды в течение длительного времени. Записаны уравнения расчёта массы воды за время переходных процессов с учётом изменения толщины потока воды и расхода от нуля до заданных значений. Представленный подход и полученные результаты полезны производителям эталонных установок и актуальны при проектировании, создании и модернизации профилированных каналов переключателей потока эталонных установок.

Описана необходимость контроля погонных электрических параметров кабелей для искробезопасных приложений и указано, что соответствие параметров кабелей действующим нормам должен обеспечивать производитель или поставщик кабелей. Рассмотрена проблема непроизводительного расхода кабельной продукции при её контроле. Отмечено, что стандартные методы измерений такого погонного параметра, как индуктивность, корректны при использовании кабельных образцов, длина которых много меньше строительных длин. Исследована аналитическая модель кабельной линии как электротехнического объекта с распределёнными параметрами. Показана причина введения ограничения на длину кабеля, вызванная переходом от полной модели к упрощённой модели, традиционно используемой в некоторых стандартах. Предложен системный метод измерений погонных параметров кабелей, основанный на нетрадиционном – обратном – решении, которое заключается в переходе от измеренных вторичных параметров к расчёту первичных параметров. При этом вторичные параметры измерены в соответствии с известным стандартизованным методом холостого хода – короткого замыкания. Предложенный метод практически свободен от ограничения длины кабельных образцов, что позволяет контролировать готовую кабельную продукцию, не отрезая образцы для измерений. Погрешность измерения погонных параметров кабелей не превышает установленный стандартами предел 1 %. Полученные результаты обеспечивают неразрушающий контроль в ходе приёмо-сдаточных испытаний кабельной продукции, предназначенной для искробезопасных систем.

Рассмотрены методы повышения точности результатов измерений электрических параметров волноводных устройств, работающих в верхней области миллиметрового диапазона. Показано, что точность и надёжность измерений электрических параметров волноводных устройств зависит от качества контакта между волноводными фланцами: утечки электромагнитного излучения через зазоры представляют значительную проблему и могут привести к получению недостоверных результатов измерений вносимых потерь и коэффициента стоячей волны по напряжению. Поэтому ужесточаются требования к качеству контакта между измерительной системой и исследуемым устройством при работе в миллиметровом диапазоне длин волн. Разработан бесконтактный фланец волноводного адаптера для миллиметрового диапазона длин волн, нечувствительный к воздушному зазору в соединении с исследуемым устройством. Волноводный адаптер с бесконтактным фланцем представляет собой участок стандартного прямоугольного волновода WR10, ограниченный с одной стороны стандартным фланцем UG-387, а с другой – предложенным бесконтактным фланцем со штыреподобной структурой. Применение адаптера с бесконтактным фланцем позволяет нивелировать проблемы измерения прямых и обратных потерь, вызванные неполным контактом или его отсутствием при соединении двух волноводных фланцев. Фланцевое соединение данного типа можно использовать для экспресс-измерений, поскольку не требуется крепление с помощью фланцевых винтов. Сравнительный анализ стандартного адаптера и адаптера с бесконтактным фланцем проведён в волноводном канале WR10. Эффективность работы бесконтактного соединения экспериментально подтверждена во всём рабочем диапазоне 75–110 ГГц при неравномерном (с одного края) зазоре 100 мкм в волноводном соединении. Применение волноводного адаптера с бесконтактным фланцем позволяет быстрее и при этом точнее измерять электрические параметры исследуемых устройств. Данный адаптер незаменим для быстрой аттестации волноводных устройств миллиметрового диапазона современными метрологическими средствами (векторным анализатором цепей и скалярной панорамой).

Отмечена востребованность чистых веществ в различных отраслях народного хозяйства, науки и промышленности, а также необходимость чистых веществ для решения метрологических задач в области органического анализа, где чистое органическое вещество является основой формирования цепи метрологической прослеживаемости к Международной системе единиц. Рассмотрены международно признанные подходы к измерению чистоты чистых органических веществ, обеспечивающие прослеживаемость аттестованного (сертифицированного) значения чистоты вещества к основным единицам Международной системы единиц – молю и килограмму. Обуждены особенности использования прямых и косвенного методов измерений чистоты органических веществ, а также конкретные аналитические техники и процедуры, которые можно использовать для этой цели. Подчёркнуто, что определение чистоты органического вещества в большинстве случаев – непростая аналитическая и метрологическая задача, что требует применения релевантных инструментальных методов и создания на их основе оптимальной процедуры измерений, которая гарантирует всестороннее изучение органического вещества и позволяет достичь требуемой точности значения аттестованной характеристики. Отмечено, что с учётом колоссального разнообразия органических соединений определение чистоты вещества никогда не будет стандартизированной процедурой.

Предложен и обоснован метод оценивания количества калибровок средств измерений, используемых в производственной деятельности в масштабах экономики государства. Метод основан на вычислении так называемого веса калибровки – отношения годового оборота предприятия к количеству выполненных на предприятии калибровок средств измерений. Количество калибровок средств измерений в отрасли вычисляется как отношение годового оборота отрасли к весу калибровки в данной отрасли. Аналогично рассчитано количество калибровок для всех отраслей экономики Российской Федерации. В качестве примера реализации метода оценено количество калибровок средств измерений в Российской Федерации в 2022 г., которое составило (96±34) млн. Проведена валидация предложенного метода, которая заключалась в сравнении количества поверок средств измерений, оценённого с помощью предложенного метода, с количеством поверок, вычисленных на основании данных из ФГИС «Аршин». В результате получено совпадение в пределах ошибки вычислений, которое свидетельствует о валидности предложенного метода. Установлено, что ошибка обусловлена двумя основными факторами: вынужденным использованием сверхмалых выборок объёмом менее 10 при оценке количества калибровок в группах Общероссийского классификатора видов экономической деятельности и разбросом значений (дисперсией) веса калибровки в выборках объёмом более 10. Если принять, что интервал между калибровками сопоставим с межповерочными интервалом, то согласно разработанному методу оценивания количества калибровок объём парка калибруемых средств измерений в Российской Федерации можно приблизительно оценить как 150 млн ед. Таким образом, впервые в Российской Федерации получены оценки количества ежегодно проводимых калибровок, а также объёма парка калибруемых средств измерений. Полученные результаты целесообразно использовать для оценки состояния системы обеспечения единства измерений страны, при стратегическом планировании развития системы обеспечения единства измерений.