Метрологическое обеспечение испытаний на стойкость к импульсным токам естественного и искусственного происхождения является актуальной задачей при разработке и постановке на производство авиационной, ракетно-космической техники и телекоммуникационного оборудования. Государственный первичный специальный эталон единицы импульсного тока молниевого разряда ГЭТ 202-2012 обеспечивал единство измерений параметров импульсных токов в амплитудном диапазоне 1–100 кА и временно́м диапазоне от сотен наносекунд до единиц миллисекунд. С целью метрологического обеспечения средств измерений импульсных токов электростатических разрядов и коммутационных токов (время нарастания переходной характеристики не менее 1 нс, диапазон измерений 1–200 А) в 2020–2023 гг. ГЭТ 202-2012 прошёл цикл модернизации. В результате модернизации утверждён Государственный первичный специальный эталон единицы силы импульсного тока в диапазоне от 1,0 до 1,0·10⁵ А ГЭТ 202-2024, нижняя граница диапазона воспроизведения единицы силы импульсного тока которого составила 1 А при длительности фронта импульсов не более 1 нс. Таким образом, решена задача обеспечения единства измерений параметров импульсных токов электростатических разрядов и силовых коммутационных токов. Для достижения заданных характеристик в состав ГЭТ 202-2024 включены устройства воспроизведения импульсов тока на основе полупроводниковых ключей и контрольные токовые шунты с малым временем нарастания переходной характеристики. Приведены состав, структурная схема, технические и метрологические характеристики ГЭТ 202-2024. ГЭТ 202-2024 обеспечивает единство измерений параметров импульсных токов электростатических разрядов, частичных грозовых разрядов, а также импульсных токов, порождённых коммутационными процессами при решении задач электромагнитной совместимости, создании новых типов материалов и покрытий, при геофизических и метеорологических исследованиях и наблюдениях, в здравоохранении.

Рассмотрена задача обеспечения точности и прослеживаемости результатов измерений поглощённой дозы в пучках ионов углерода, а также результатов измерений количества, флюенса, плотности потока и энергии частиц в пучках протонов и тяжёлых заряженных частиц. До настоящего времени на практике указанные величины измеряли только косвенными методами. Отсутствие средств измерений утверждённого типа для рассматриваемых величин и метрологической прослеживаемости результатов измерений данных величин к эталонам не позволяло достичь согласованности применяемых на практике методов измерений и подтвердить достоверность полученных результатов. Для решения этой задачи разработаны и созданы три измерительных комплекса, которые включены в состав Государственного первичного эталона единиц поглощённой дозы и мощности поглощённой дозы фотонного, электронного, протонного излучений и в пучках ионов углерода, количества, флюенса, плотности потока и энергии частиц в пучках протонов и тяжёлых заряженных частиц ГЭТ 38-2024. Измерительный комплекс для воспроизведения единицы поглощённой дозы в пучках ионов углерода состоит из адиабатического калориметра, системы термостатирования, системы сбора и обработки данных и вакуумного откачного поста. Для воспроизведения единицы энергии протонов и тяжёлых заряженных частиц реализован комплекс, в состав которого входит калориметр полного поглощения, система сбора и обработки данных, вакуумный откачной пост и система определения количества частиц, основанная на применении цилиндра Фарадея. Для воспроизведения единиц флюенса и плотности потока частиц в пучках протонов и тяжёлых заряженных частиц создан измерительный комплекс, содержащий цилиндр Фарадея, набор коллиматоров и измеритель малых токов. Описаны схемы, устройство и результаты исследований метрологических характеристик разработанных измерительных комплексов. Результаты актуальны для сферы лучевой терапии и испытаний на радиационную стойкость электронной компонентной базы, применяемой в космической отрасли.

Рассмотрен способ моделирования коэффициента истечения расходомеров переменного перепада давлений. Отмечена актуальность моделирования данного коэффициента методами машинного обучения, в частности нейронными сетями. Предложено использовать радиально-базисные нейронные сети для аппроксимации значений коэффициента истечения измерительных преобразователей типа стандартной диафрагмы. Разработана структура радиально-базисной нейронной сети, которая вычисляет коэффициенты истечения диафрагмы с угловым способом отбора давлений. Оценена погрешность аппроксимации значений коэффициента истечения радиально-базисными сетями и даны рекомендации по построению радиально-базисных сетей для решения задач моделирования характеристик расходомеров переменного перепада давлений. Обсуждены основные достоинства и недостатки применения подобных сетей для моделирования коэффициентов истечения диафрагм расходомеров переменного перепада давлений. По итогам исследования подтверждена эффективность использования радиально-базисных сетей для аппроксимации значений коэффициента истечения. Полученные результаты можно использовать для повышения точности измерений расхода газа и жидкостей с помощью расходомеров переменного перепада давлений.

Рассмотрены спектрофотометрические методы исследований состава смесей. Указано на необходимость повышения стабильности и точности результатов спектрофотометрических измерений при анализе веществ с малыми коэффициентами поглощения или малой концентрацией определяемого вещества. Описан спектрофотометрический комплекс с термостатированной ячейкой, позволяющей исследовать газообразные и жидкие смеси. Приведены результаты исследования на данном комплексе спектров поглощения изомеров жидкого ксилола и их смесей. Рассмотрены способы повышения стабильности результатов спектрофотометрических измерений и необходимые для этого аппаратные средства и методы обработки данных. Показано, что термостатирование не только парообразных, но и жидких образцов является одним из необходимых условий обеспечения стабильности результатов измерений. Представлена методика выполнения экспериментов и обработки результатов спектрофотометрических измерений. Разработан дифференциальный метод уменьшения влияния нестабильностей сигнала спектрофотометра на точность определения состава смесей. Метод заключается в использовании в качестве входных данных для множественной линейной регрессии не спектра поглощения, а его производной по длине волны. На примере анализа состава смесей двух изомеров ксилола показано, что применение этого метода позволяет уменьшить среднее квадратическое отклонение определения состава смесей приблизительно в 1,6 раза. Отмечено, что для уменьшения погрешностей определения состава смесей может потребоваться дополнительная фильтрация (сглаживание) рассчитанной по результатам измерений производной спектра поглощения. Разработанный метод уменьшения влияния нестабильностей сигнала спектрофотометра на результаты анализа состава смесей представляет наибольший интерес для анализа веществ с малыми значениями коэффициента поглощения или в случае малых концентраций исследуемых веществ и может применяться при решении задач экологического мониторинга, например, при определении углеводородных загрязняющих примесей в атмосфере.

Важной характеристикой национальной шкалы времени является её отклонение относительно шкалы Всемирного координированного времени (UTC). Появление быстрой шкалы Всемирного координированного времени Rapid UTC (UTCr) даёт потенциальную возможность формировать национальные шкалы времени, повторяющие UTC с высокой точностью. Информация об отклонениях национальных шкал времени в Rapid UTC обновляется раз в неделю. В этом случае для формирования национальных шкал времени можно применять более дешёвые стандарты, которые имеют бо́льшую нестабильность частоты по сравнению с активными водородными стандартами, используемыми в настоящее время в ведущих метрологических лабораториях точного времени. Продемонстрирована возможность применения данных быстрой шкалы Всемирного координированного времени Rapid UTC для реализации национальной шкалы времени на базе пассивных водородных стандартов частоты с высокой точностью слежения за UTC на примере национальной шкалы Всемирного координированного времени Республики Казахстан UTC(KZ). Представлены результаты работы системы автоматической подстройки шкалы UTC(KZ) по данным Rapid UTC, публикуемым Международным бюро мер и весов. Описан алгоритм системы автоподстройки и обоснованы её параметры. Показано, что шкала времени, основанная на пассивных водородных стандартах частоты, при еженедельной коррекции по данным Rapid UTC имеет среднее квадратическое отклонение 2,5 нс и максимальное отклонение менее 8 нс в интервале наблюдения 2 года.

Рассмотрены вопросы испытаний магнитных расходомеров для жидкого металла и исследований их метрологических характеристик. Существующие проливочные расходомерные установки для жидкого металла непригодны для экспериментальных исследований составляющих погрешности, поэтому необходимо использовать имитационные методы моделирования работы магнитных расходомеров. Для испытаний требуются жидкометаллические стенды или методы, которые позволяют исследовать расходомеры без стендов и обеспечивают воспроизведение расхода в различных режимах эксплуатации. По аналогии с имитационным методом исследований расходомеров воды разработан имитационный метод моделирования работы магнитных расходомеров. Предложенным методом оценена погрешность магнитных расходомеров в режиме эксплуатации. Рассмотрены составляющие погрешности магнитных расходомеров, обусловленные нарушением геометрии первичного преобразователя (размеров и расположения электродов, конструкции катушек индуктора), изменением гидродинамического режима, температурной зависимостью шунтирующего эффекта стенки трубопровода. Выведено выражение для сигнала первичного преобразователя в виде интеграла по внутренней поверхности трубы от произведения радиальной составляющей магнитного поля на внутренней поверхности канала и поверхностной весовой функции. Полученное интегральное выражение лежит в основе предложенного имитационного метода моделирования работы магнитных расходомеров. Данное выражение можно интерпретировать как магнитный поток через расположенную на внутренней поверхности канала индукционную катушку, витки которой проведены по линиям уровня поверхностной весовой функции. При внесении такой катушки в канал расходомера проинтегрированное по времени напряжение, индуцированное в катушке, будет пропорционально напряжению между электродами расходомера. Поверхностная весовая функция зависит от геометрии канала, кинематической структуры потока, отношения проводимостей стенки и жидкости, поэтому имитационным методом можно исследовать метрологические характеристики расходомера при изменении каждого указанного выше фактора по отдельности или всех сразу. Для этого при моделировании индукционной катушки достаточно учесть ту поверхностную весовую функцию, которая отражает какой-либо исследуемый фактор или совокупность факторов. Имитационным методом исследованы зависимости сигналов расходомера от распределения скорости жидкости в канале и шунтирующего эффекта стенки трубопровода.

Рассмотрены методы ранней неинвазивной диагностики меланомы с помощью систем компьютерного зрения. Существующие системы компьютерного зрения, использующие нейросети для классификации дерматоскопических изображений, не позволяют отследить по каким диагностическим признакам изображения отнесены к тому или иному классу, что снижает доверие врачей к полученным результатам. В качестве альтернативы предложен алгоритм анализа изображения с возможностью представления обоснований принятых решений на каждом этапе обработки. Реализация такого алгоритма основана на врачебном алгоритме модифицированного анализа узора глобул. Значимым признаком злокачественности новообразования является его асимметрия. Этот критерий широко используют врачи при визуальной оценке новообразований кожи. Однако в настоящее время вопросы оценки симметрии узора глобул в системах искусственного интеллекта недостаточно полно изучены и описаны. Разработан метод оценки симметрии узора глобул в системах искусственного интеллекта для диагностики новообразований кожи. Сформирован массив дерматоскопических снимков, содержащий по 50 изображений новообразований с симметрично и асимметрично расположенными узорами глобул. Описаны методы выделения области новообразования и глобул. Разработана система классификации, основанная на наборе из 12 количественных характеристик симметричности. Для классификации изображений по признакам симметричности применён алгоритм Random Forest. В проведённом эксперименте получена точность классификации 85 %. Представленные результаты вносят вклад в развитие методов компьютерного зрения в дерматологии и демонстрируют возможность использования предложенного метода в системах поддержки принятия врачебных решений при модифицированном анализе дерматоскопических узоров для диагностики новообразований кожи.

Рассмотрены вопросы обеспечения безопасности полётов, обусловленные непрерывным контролем функционального состояния пилота с использованием средств мониторинга физиологических показателей здоровья. Отмечена сложность лётного труда, сопровождаемого комплексом неблагоприятных факторов, которые снижают эффективность выполнения пилотом профессиональной деятельности. Исследовано влияние фактора общей вибрации на качество (точность) оценки физиологических показателей пилота, регистрируемых неинвазивными устройствами диагностики в проходящем свете. К таким показателям относятся частота сердечных сокращений, уровень фракционной сатурации крови и частота дыхания. Разработана математическая модель квазидетерминированной общей вибрации, являющейся результирующей отдельных частотных составляющих корректированного виброускорения, направленных вдоль трёх осей декартовой системы координат. Проведено математическое моделирование влияния общей вибрации на информационный фотоплетизмографический сигнал и показано, что в результате воздействия изменяется частотно-временна́я структура сигнала и появляются относительные погрешности оцениваемых физиологических показателей – уровня фракционной сатурации крови (4,16 %), частоты сердечных сокращений (4,78 %) и дыхания (3,75 %). В результате практического эксперимента по анализу влияния общей вибрации на качество (точность) оценки указанных физиологических показателей установлено, что по сравнению с заявленной погрешностью пульсового оксиметра ±2 % погрешности определения частоты сердечных сокращений, уровня фракционной сатурации крови и частоты дыхания увеличились на 3,221 %; 2,483 % и 1,906 % соответственно. Результаты теоретических и практических исследований имеют сильную парную корреляционную связь по Пирсону, коэффициенты парной корреляции составили 0,72; 0,83; 0,76 для результатов измерений частоты сердечных сокращений, уровня фракционной сатурации крови и частоты дыхания соответственно, что говорит о правомерности принятых упрощений при разработке математической модели. Полученные результаты можно применять при разработке функционирующих непосредственно в процессе полёта устройств неинвазивной диагностики физиологических показателей пилота.