Рассмотрены вопросы измерения волнового сопротивления и комплексных коэффициентов отражения и передачи устройств, работающих на сверхвысоких частотах в коаксиальных волноводах. Измерения указанных параметров важны при разработке и производстве систем связи и передачи информации, систем радиолокации и радионавигации. С целью обеспечения единства измерений, воспроизведения и передачи единиц волнового сопротивления и комплексных коэффициентов отражения и передачи средствам измерений с коаксиальными соединителями типа 1 мм в частотном диапазоне 0,01–67 ГГц утверждён Государственный первичный эталон единицы волнового сопротивления в коаксиальных волноводах ГЭТ 75-2023. В его состав входят средства воспроизведения единицы волнового сопротивления, комплексных коэффициентов отражения, компаратор и эталоны сравнения в коаксиальном тракте сечением 1,0/0,434 мм с соединителем типа 1 мм. Уточнены выражения для расчёта параметров коаксиальных волноводов с биметаллическими проводниками. Приведены технические характеристики и результаты метрологических исследований ГЭТ 75-2023. Результаты исследований подтвердили высокие показатели точности ГЭТ 75-2023, который имеет сопоставимые метрологические характеристики с эталонами национальных метрологических институтов других стран.

До появления требования для испытательных и калибровочных лабораторий о необходимости учёта риска статистических предположений, ложноположительных и ложноотрицательных решений в международных документах было установлено, что методология «Руководства по выражению неопределённости измерения» на основе подхода Байеса и метода Монте-Карло неприменима для расчётов вероятностных характеристик риска. В проекте ревизии «Руководства по выражению неопределённости измерения» предпринята попытка сместить интерпретацию неопределённости измерения с параметра рассеяния на распределение вероятностей. Неудачной оказалась попытка поспособствовать решению проблемы дефинитной неопределённости в Международном словаре основных и базовых терминов метрологии. В новой версии словаря общих статистических терминов и терминов теории вероятностей термин неопределённость измерения исключён, а в одном из примечаний указано, что вероятностные свойства неопределённости результата полностью описывает вероятностное распределение. Однако в связи с новыми требованиями по расчётам рисков срочно были введены в действие международные документы без радикальных оценок о неприменимости подхода Байеса и метода Монте-Карло, недостатки переименованы в ограничения, но не даны конкретные указания по расчёту рисков. На основе опыта композиционного подхода к оцениванию точности рекомендована процедура на базе свёртки распределений вероятностей в виде модифицированной формулы обращения, позволяющей учитывать дефинитную неопределённость и в моментном подходе. Установлено, что способ учёта дефинитной неопределённости по свёртке равномерных распределений практически подсказан в тексте «Руководства по выражению неопределённости измерения», но не использован.

Рассмотрена эффективность оценивания числовых характеристик семейства логнормального закона распределения одномерной случайной величины при больших объёмах статистических данных. Для обхода проблемы больших выборок использованы методы дискретизации области значений случайной величины, основанные на формулах Старджесса, Брукса-Каррузера, Хайнхольда-Гаеде и формуле, предложенной авторами настоящей статьи. Сформированы массивы данных, позволяющие оценивать числовые характеристики законов распределения случайных величин с учётом их дискретных значений. По преобразованным массивам данных вычислены оценки математического ожидания, среднего квадратического отклонения, коэффициентов асимметрии и эксцесса. Сравнены оценки числовых характеристик рассмотренных законов распределения для непрерывной и дискретной случайной величины при различных объёмах исходных статистических данных. Установлена эффективность методов оценивания числовых характеристик семейства логнормального закона распределения по исходным статистическим данным и по результатам преобразований этих данных с использованием известных формул дискретизации. Достоверность сравнения показателей эффективности исследуемых методов подтверждена с применением критерия КолмогороваСмирнова. Показано, что предложенная авторами настоящей статьи формула дискретизации более эффективна по сравнению с традиционными формулами дискретизации Старджесса, Брукса-Каррузера, Хайнхольда-Гаеде.

Описаны методы статистического контроля качества готовых изделий (методы статистического контроля по альтернативному признаку). Рассмотренные методы позволяют сократить время контроля партии изделий. Указано, что выборку или партию изделий необходимо контролировать в полном объёме. Однако при использовании только одного средства контроля время контроля выборки составляет не менее суммы времён контроля всех изделий выборки. Цель данной работы – разработка метода определения количества дефектных изделий в выборке одним средством контроля для сокращения времени контроля выборки до минимально возможного. Предложен метод определения количества дефектных изделий определённого класса в выборке одним средством контроля с использованием образцов. Данный метод позволяет минимизировать время контроля выборки. Образцы подключают параллельно контролируемым изделиям и соединяют образцы последовательно в цепь. Все изделия выборки контролируют одновременно с образцами, определяют для цепи суммарное значение контролируемого параметра, а количество дефектных изделий в выборке определяют по формуле, предложенной автором настоящей статьи. Эффективность метода подтверждена на примере контроля электромагнитных реле, время контроля выборки сокращено до времени контроля одного изделия. Метод рекомендуется применять для контроля выборок или партий изделий, дефектом которых считается одностороннее отклонение контролируемого параметра или его нахождение в одном из двух возможных состояний. К таким изделиям относятся, например, электромагнитные реле контактного типа.

Рассмотрена разработка оптико-электронных средств измерений линейных и угловых величин на основе многоэлементных приёмников излучения (фотоматриц) с применением цифрового фазового анализатора (цифрового растра). Показано, что в отличие от фазового растра с механическим приводом цифровой растр обеспечивает возможность автоматизации и повышение точности измерений, уменьшение массогабаритных характеристик средства измерений. Предложен способ построения цифрового растра, основанный на использовании фотоматриц в сочетании с компьютерными технологиями. Для обеспечения требуемой точности разрабатываемых оптико-электронных средств исследованы источники и составляющие погрешности измерений. Изучено влияние дискретной структуры цифрового растра на погрешность измерения координаты изображения. Получены математические выражения для расчёта предельных значений погрешностей координатных измерений, обусловленных паразитной фазовой модуляцией, которая возникает при использовании цифрового растра (погрешности дискретизации). Определена зависимость данных погрешностей от параметров изображения и размера пиксела. Показано, что по допустимой предельной погрешности дискретизации можно рассчитать требуемые размеры пиксела фотоматрицы, при этом размер пиксела дискретизации может быть больше размера пиксела фотоматрицы, что весьма существенно с точки зрения энергетических соотношений. Полученные результаты будут полезны при разработке оптико-электронных средств угловых и линейных измерений с цифровыми растрами.

Рассмотрены актуальные вопросы повышения гидродинамической эффективности, улучшения эксплуатационных и технических характеристик различных тепло- и массообменных аппаратов и устройств, а также обеспечения требуемого режима и условий течения жидкостей разной вязкости. К таким теплообменным устройствам относятся радиаторы, содержащие трубки для циркуляции теплоносителя. При решении указанных вопросов, помимо изучения характера течения различных жидкостей в круглых горизонтальных трубках (капиллярах), требуется определение условий, при которых течение жидкости в капиллярах и круглых трубках малого диаметра является ламинарным, и его можно описать уравнением Пуазейля. Представлены экспериментальные данные по определению расхода воды через горизонтальные круглые трубки различного диаметра. Определена зависимость объёмного расхода от перепада давления и показано, что радиус трубки и динамическая вязкость жидкости являются основными параметрами, определяющими характер течения жидкостей в горизонтальных трубках. Рассмотрено течение дистиллированной воды в трубках диаметрами 0,95; 1,6; 2,0 мм при избыточном давлении 0,266–4,000 кПа. Установлено, что зависимость объёмного расхода от избыточного давления остаётся линейной при использовании трубки диаметром 0,95 мм во всём указанном диапазоне давлений. Увеличение радиуса трубки повышает вероятность возникновения флуктуаций скорости течения и появления радиальной составляющей скорости – возникновения элементов турбулентной структуры потока жидкости. Режим течения воды в трубках диаметрами 1,6; 2,0 мм отклоняется от ламинарного характера при давлениях более 1,3 и 1,0 кПа соответственно. Зависимость объёмного расхода от давления остаётся линейной при течении в трубках диаметрами до 5–6 мм 40 % водного раствора хлорида кальция, трансформаторного, трансмиссионного и моторного масел с коэффициентами динамической вязкости 0,002–0,182 Па·с. Результаты исследований жидкостей различной вязкости приведены в виде номограммы зависимости отношения радиуса трубки в четвёртой степени к вязкости жидкости от радиуса трубки. Анализ описанной выше зависимости позволяет предсказать характер течения исследуемой жидкости при заданных значениях радиуса трубки и коэффициента динамической вязкости. Полученные результаты будут полезны при проектировании и эксплуатации различных теплообменных устройств, например, радиаторов с трубками для циркуляции теплоносителя.

Рассмотрены особенности практического применения методов измерений диэлектрических свойств материалов в разных (заводской и метрологической) лабораториях и влияние указанных выше особенностей на результаты измерений. Измерения выполнены в заводской радиофизической лаборатории Обнинского научно-производственного предприятия «Технология» им. А. Г. Ромашина и в метрологической лаборатории Восточно-Сибирского филиала Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений. Проанализированы результаты измерений относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь образцов твёрдых материалов в диапазоне сверхвысоких частот электромагнитного излучения. По итогам исследования установлены ранее не описанные в литературе особенности практического применения стандартных методов измерений диэлектрических свойств материалов. При измерениях использованы цилиндрические волноводные измерительные резонаторы в составе измерительных установок и стандартизованные методики измерений. Применены два метода измерения в объёмном резонаторе – при фиксированной резонансной частоте (настройка в резонанс перемещением поршня) и при фиксированной резонансной длине (настройка в резонанс изменением резонансной частоты) – в заводской и метрологической лабораториях соответственно. Получена удовлетворительная воспроизводимость результатов измерений диэлектрических свойств образцов, соответствующих требованиям методов измерений. Выявлено уменьшение воспроизводимости результатов измерений диэлектрических свойств образцов из материалов, обладающих гигроскопичностью и неоднородностью свойств в объёме, и при несоблюдении требований метода по диаметру измеряемых образцов. Полученные данные можно использовать для повышения воспроизводимости измерений диэлектрических свойств материалов при практическом применении рассмотренных методов измерений.

Рассмотрена задача анализа голосового источника речи в интервале наблюдений небольшой длительности. Описана проблема недостаточного быстродействия известных методов анализа голосового источника вне зависимости от способа подготовки данных: синхронного с основным тоном звуков речи или асинхронного. Предложен метод анализа голосового источника речи, основанный на двухуровневой авторегрессионной модели речевого сигнала. Описана программная реализация разработанного метода анализа на базе высокоскоростной вычислительной процедуры Берга-Левинсона. Показано, что данная процедура характеризуется относительно небольшим объёмом вычислительных затрат, и при её применении не требуется синхронизировать последовательность наблюдений с основным тоном речевого сигнала. С использованием программной реализации предложенного метода поставлен и проведён натурный эксперимент, в котором объектом исследования служили гласные звуки речи контрольного диктора. По результатам эксперимента подтверждено повышенное быстродействие метода и сформулированы требования к длительности речевого сигнала при голосовом анализе в режиме реального времени. Оптимальная длительность речевого сигнала составила 32–128 мс. Полученные результаты можно применять при разработке и исследовании систем цифровой речевой связи, голосового управления, биометрии, биомедицины и других речевых систем, где первостепенное значение имеют голосовые особенности речи диктора.

Рассмотрена проблема неоднозначности и многообразия требований, которые содержатся в нормативных документах и предъявляются к входящим в цепь метрологической прослеживаемости методикам измерений и методикам передачи единицы величины. Обоснован единый поход к исследованию указанных методик, основанный на их классификации. Проанализированы методики различных типов – первичные референтные методики измерений, референтные методики измерения, методики калибровки, методики поверки, методики измерений конечного пользователя и методики выполнения измерений. Рассмотрены требования к разработке, исследованию и утверждению описанных методик. Предложена классификация методик в зависимости от их места в цепи метрологической прослеживаемости, вида определяемых метрологических характеристик и применения в сфере государственного регулирования. Результаты выполненного анализа нормативных документов сведены в таблицу, в которой описаны основные требования, предъявляемые к разработке и утверждению методик измерений и методик передачи единицы величины. Рассмотрены требования к таким процедурам оценки соответствия методик измерений и методик передачи единицы величины, как аттестация, валидация и верификация методик. Представлены определения и область применения процедур оценки соответствия методик измерений и методик передачи единицы величины. На основе анализа требований к оценке соответствия методик разработана блок-схема, с помощью которой лаборатории смогут однозначно выбрать ту или иную процедуру оценки соответствия для утверждения необходимой методики измерения или методики передачи единицы величины, в частности при подготовке к аккредитации на соответствие требованиям ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий». Предложенная схема выбора процедуры оценки соответствия конкретной методики устраняет неоднозначность требований нормативных документов.