В статье проанализировано современное состояние и перспективы развития высокотемпературной дилатометрии. Приведены основные определения и понятия. Рассмотрены основные типы дилатометров, использующих контактные (механические) и дистанционные (оптические) методы измерений; описаны некоторые конкретные установки. Проанализированы ограничивающие факторы известных методов. Технический прогресс, продуцирующий материалы с новыми свойствами, требует создания подходов для исследования характеристик и возможностей применения таких материалов, а также, возможно, прогнозирования направлений современного материаловедения. Проанализированы технические приемы, которые могут обеспечить дальнейший прогресс в технике высокотемпературной дилатометрии. Представленный обзор обращен к исследователям – метрологам, материаловедам, физикам, работающим в области дилатометрии, а также к специалистам, создателям средств измерений.
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Электроника
Изучение теплового расширения – один из старейших разделов науки о материалах, наряду с разделами о прочности и упругости. Как и многие другие фундаментальные области науки, наука о тепловом расширении – дилатометрия – вносила и вносит вклад в развитие других областей знаний, например, о строении твердых тел, о фазовых переходах. Но и для решения многих практических вопросов, таких как создание сложных узлов, механизмов и машин, особенно тех, которые работают в широком диапазоне температур, дилатометрия как источник информации о поведении материалов остается незаменимой. Именно поэтому, в силу ее универсальной востребованности, трудно указать конкретные области ее применения: данные о тепловом расширении необходимы во многих областях. Даже в такой, казалось бы, далекой от дилатометрии области, как твердотельная микроэлектроника, знания о тепловом расширении необходимы, чтобы в процессе функционирования структур не произошло отслаивания отличающихся материалов [1].
Список литературы
1. Tunable thermal expansion in functionalized 2D boron nitride: a first-principles investigation / Sk. M. Hossain [et al.] // Preprint. arXiv:2504.20443 [cond-mat.mtrl-sci]. Submitted on 29 April 2025. DOI: 10.48550/arXiv.2504.20443
Hossain SkM, Kim D, Park J, Lee S-Ch, Bhattacharjee S. Thermal expansion in functionalized 2D boron nitride: a first-principles investigation. Preprint. arXiv:2504.20443 [cond-mat.mtrl-sci]. Submitted on 29 April 2025. DOI: 10.48550/arXiv.2504.20443
2. Ландау Л. Д., Лившиц Е. М. Статистическая физика: 2 издание, переработанное. М.: Наука, 1964. 568 с.
Landau LD, Livshits EM. Statistical physics: 2nd edition, revised. Moscow: Nauka; 1964. 568 p. (In Russ.).
3. Handbuch der Physik. Bd. 1. Geschichte der Physik, Vorlesungstechnik / von E. Hoppe [et al.]. Berlin: J. Springer, 1926.
Hoppe von E, Lambertz A, Mecke R et al. Handbuch der Physik. Bd. 1. Geschichte der Physik, Vorlesungstechnik. Berlin: J. Springer; 1926.
4. Новикова С. И. Тепловое расширение твердых тел. М.: Наука, 1974. 239 с.
Novikova SI. Thermal expansion of solids. Moscow: Nauka; 1974. 239 p. (In Russ.).
5. Курбанов М. М. Тепловое расширение и изотермическая сжимаемость ТLGАТЕ2 // Неорганические материалы. 2005. Т. 41, № 12. С. 1449-1451. EDN: HSGLBV
Kurbanov MM. Thermal expansion and isothermal compressibility of TLGATE 2. Inorganic Materials. 2005;41(12):1277-1279. DOI: 10.1007/s10789-005-0300-0 мостей теплового расширения и теплоемкости вплоть до точки плавления тантала // Теплофизика высоких температур. 2016. Т. 54, № 3. С. 336-342. DOI: 10.7868/S0040364416030029
Bodryakov VY. Correlation between temperature dependences of thermal expansivity and heat capacity up to the melting point of tantalum. High Temperature. 2016;54(3):316-321. DOI: 10.1134/S0018151X16030020
7. Fischer J., Wendland M. On the history of key empirical intermolecular potentials // Fluid Phase Equilibria. 2023. V. 573. P. 113876. DOI: 10.1016/j.fluid.2023.113876
Fischer J, Wendland M. On the history of key empirical intermolecular potentials. Fluid Phase Equilibria. 2023;573:113876. DOI: 10.1016/j.fluid.2023.113876
8. Negative thermal expansion ALLVAR alloys for telescopes / J. A. Monroe [et al.]. In: Advances in Optical and Mechanical Technologies for Telescopes and Instrumentation III: Event SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation, Austin, Texas, United States, 2018. Vol. 10706. DOI: 10.1117/12.2314657
Monroe JA, McAllister JS, Content DS, Zgarba J, Huerta Xr, Karaman I. Negative thermal expansion ALLVAR alloys for telescopes. In: Advances in Optical and Mechanical Technologies for Telescopes and Instrumentation III: Event SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation, Austin, Texas, United States, 2018. DOI: 10.1117/12.2314657
9. Kuzkin V. A. Comment on “Negative thermal expansion in single-component systems with isotropic interactions” // The Journal of Physical Chemistry A. 2014. Vol. 118, № 41. P. 9793-9794.
Kuzkin VA. Comment on “Negative thermal expansion in single-component systems with isotropic interactions”. The Journal of Physical Chemistry A. 2014;118(41):9793-9794.
10. Negative thermal expansion from 0.3 to 1050 Kelvin in ZrW2O8 / T. A. Mary [et al.] // Science. 1996. Vol. 272, № 5258. P. 90-92. DOI: 10.1126/science.272.5258.90
Mary TA, Evans JSO, Vogt T, Sleight AW. Negative thermal expansion from 0.3 to 1050 Kelvin in ZrW2O8. Science. 1996;272(5258):90-92. DOI: 10.1126/science.272.5258.90
11. Uniaxial negative thermal expansion in a weak-itinerant-ferromagnetic phase of CoZr2H3.49 / Y. Watanabe [et al.] // Preprint. arXiv:2509.20765 [cond-mat.mtrl-sci]. Submitted on 25 September 2025. DOI: 10.48550/arXiv.2509.20765
Watanabe Y, Suzuki K, Katase T. Miura A, Yamashita A, Mizuguchi Y. Uniaxial negative thermalexpansion in a weak-itinerant-ferromagnetic phase of CoZr2H3.49. Preprint. arXiv:2509.20765 [cond-mat.mtrl-sci]. Submitted on 25 September 2025. DOI: 10.48550/arXiv.2509.20765
12. Measurement of thermal expansion over a wide range of temperatures by a pushrod dilatometer / D. Kim [et al.] // Journal of the Korean Physical Society. 2020. Vol. 77, Iss. 6. P. 496-504. DOI: 10.3938/jkps.77.496
Kim D, Lee S, Lee S-H, Kwon S. Measurement of thermal expansion over a wide range of temperatures by a pushrod dilatometer. Journal of the Korean Physical Society. 2020;77:496-504. DOI: 10.3938/jkps.77.496
13. Thermal expansion coefficient of steels used in LWR vessels / J. E. Daw [et al.] // Journal of Nuclear Materials. 2008. Vol. 376, Iss. 2. P. 211-215. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2008.02.088
Daw JE, Rempe JL, Knudson DL, Crepeau JC. Thermal expansion coefficient of steels used in LWR vessels. Journal of Nuclear Materials. 2008;376(2):211-215. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2008.02.088
14. Fitzer E., Weisenburger S. Cooperative measurement of the thermal expansion behavior of different materials up to 1000°C by pushrod dilatometers // AIP Conference Proceedings. 1972. Vol. 3, Iss. 1. P. 25-35. DOI: 10.1063/1.2948565
Fitzer E, Weisenburger S. Cooperative measurement of the thermal expansion behavior of different materials up to 1000°C by pushrod dilatometers. AIP Conference Proceedings. 1972;3(1):25-35. DOI: 10.1063/1.2948565
15. Iwashita N. Temperature dependence of the coefficient of thermal expansion of different artificial graphites and the dimensional change during heat treatment of carbonized specimens // Tanso. 2019. № 289. P. 148-153. DOI: 10.7209/tanso.2019.148
Iwashita N. Temperature dependence of the coefficient of thermal expansion of different artificial graphites and the dimensional change during heat treatment of carbonized specimens. Tanso. 2019;289:148-153. DOI: 10.7209/tanso.2019.148
16. Iwashita N. Development of high temperature property measurements for artificial graphite materials and their analysis // Tanso. 2019. № 288. P. 91-102. DOI: 10.7209/tanso.2019.91
Iwashita N. Development of high temperature property measurements for artificial graphite materials and their analysis. Tanso. 2019;288:91-102. DOI: 10.7209/tanso.2019.91
17. Boboqambarova M. A., Nazarov A. V. Modeling changes in atomic structure around a vacancy with increasing temperature and calculation of temperature dependences of vacancy characteristics in bcc iron // Preprint. arXiv:2510.08877 [cond-mat.mtrl-sci]. Submitted on 10 October 2025. DOI: 10.48550/arXiv.2510.08877
Boboqambarova MA, Nazarov AV. Modeling changes in atomic structure around a vacancy with increasing temperature and calculation of temperature dependences of vacancy characteristics in bcc iron. Preprint. arXiv:2510.08877 [cond-mat.mtrl-sci]. Submitted on 10 October 2025. DOI: 10.48550/arXiv.2510.08877
18. Combined synchrotron X-ray diffraction, dilatometry and electrical resistivity in situ study of phase transformations in a Ti2AlNb alloy / V. A. Esin [et al.] // Materials Characterization. 2020. Vol. 169. P. 110654. DOI: 10.1016/j.matchar.2020.110654
Esin VA, Mallick R, Dadé M, Denand B, Delfosse J, Sallot P. Combined synchrotron X-ray diffraction, dilatometry and electrical resistivity in situ study of phase transformations in a Ti2AlNb alloy. Materials Characterization. 2020; 169:110654. DOI: 10.1016/j.matchar.2020.110654
19. In situ synchrotron X-ray diffraction and dilatometric study of austenite formation in a multi-component steel: Influence of initial microstructure and heating rate / V. A. Esin [et al.] // Acta Materialia. 2014. Vol. 80. P. 118-131. DOI: 10.1016/j.actamat.2014.07.042
Esin VA, Denand B, Le Bihan Qu, Dehmas M, Teixeira J, Geandier G et al. In situ synchrotron X-ray diffraction and dilatometric study of austenite formation in a multi-component steel: Influence of initial microstructure and heating rate. Acta Materialia. 2014;80:118-131. DOI: 10.1016/j.actamat.2014.07.042
20. In-situ synchrotron x-ray diffraction and thermal expansion of TiB2 up to ~3050 °C / E. S. Converse [et al.] // Journal of the European Ceramic Society. 2023. Vol. 43, Iss. 8. P. 3005-3012. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2023.01.050
Converse ES, Thorpe F, Rivera J, Charalambous H, King G, Cahill JT et al. In-situ synchrotron x-ray diffraction and thermal expansion of TiB2 up to ~3050 °C. 2023;43(8):3005-3012. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2023.01.050
21. Beynon O. T., Hashibon A. Anharmonic effects in Ge2Sb2Te5 and consequences on thermodynamic stability // Preprint. arXiv:2510.12526 [cond-mat.mtrl-sci]. Submitted on 14 October 2025. DOI: 10.48550/arXiv.2510.12526
Beynon OT, Hashibon A. Anharmonic effects in Ge2Sb2Te5 and consequences on thermodynamic stability Preprint. arXiv:2510.12526 [cond-mat.mtrl-sci]. Submitted on 14 October 2025. DOI: 10.48550/arXiv.2510.12526
22. Mapping temperature using transmission Kikuchi diffraction / Y. C. Xin [et al.] // Preprint. arXiv:2510.14175v1 [cond-mat.mes-hall] 16 Oct 2025. https://arxiv.org/html/2510.14175v1.
Xin YC, Ling XYi, Lodico J, O’Neill T, Regan BC, Mecklenburg M. Mapping temperature using transmission Kikuchi diffraction. Preprint. arXiv:2510.14175v1 [cond-mat.mes-hall] 16 October 2025. https://arxiv.org/html/2510.14175v1.
23. Ho C. Y., Taylor R. E. Thermal expansion of solids. Materials Park, OH: ASM International, 1998. P. 293.
Ho CY, Taylor RE. Thermal expansion of solids. Materials Park, OH: ASM International; 1998. P. 293.
24. Thermophysical properties of matter - the TPRC data series. Volume 12. Thermal expansion metallic elements and alloys / Y. S. Touloukian [et al.]. New York: IFI-Plenum, 1975. 1442 p.
Touloukian YS, Kirby RK, Taylor R, Desai PD. Thermophysical properties of matter - the TPRC data series. Vol. 12. Thermal expansion metallic elements and alloys. New York: IFI-Plenum; 1975. 1442 p.
25. Maglic K. D., Cezairliyanand A., Peletsky V. E. Compendium of thermophysical property measurement methods: Volume 1 Survey of measurement techniques. New York: Springer, 1984. 806 p.
Maglic KD, Cezairliyanand A, Peletsky VE. Compendium of thermophysical property measurement methods: Vol. 1 Survey of measurement techniques. New York: Springer; 1984. 806 p.
26. Interferometric dilatometer for thermal expansion coefficient determination in the 4-300 K range / G. Bianchini [et al.] // Measurement Science and Technology. 2006. Vol. 17, № 4. P. 689. DOI: 10.1088/0957-0233/17/4/013
Bianchini G, Barucci M, Del Rosso T, Pasca E, Ventura G. Interferometric dilatometer for thermal expansion coefficient determination in the 4-300 K range. Measurement Science and Technology. 2006;17(4):689. DOI: 10.1088/0957-0233/17/4/013
27. Компан Т. А. Государственный первичный эталон единицы ТКЛР твердых тел. В кн.: Российская метрологическая энциклопедия. С.-Пб.: Лики России, 2001. С. 461-463. Контекст
Kompan TA. The state primary standard of the TCLR unit of solids. In: The Russian Metrological Encyclopedia. Saint-Petersburg: Liki Rossii; 2001. P. 461-463. (In Russ.).
28. Компан Т. А., Коренев А. С., Лукин А. С. Контроль погрешности и обеспечение достоверности результатов измерения фазового сдвига в интерференционном дилатометре // Измерительная техника. 2007. № 4. С. 18-22.
Kompan TA, Korenev AS, Lukin AYa. Monitoring the accuracy and provision of reliability for results of measuring the phase shift in an interference dilatometer. Measurement Techniques. 2007;50(4):372-377. (In Russ.).
29. Roberts R. B. Absolute dilatometry using a polarization interferometer // Journal of Physics E: Scientific Instruments. 1981. Vol. 14, № 12. P. 1386-1388.
Roberts RB. Absolute dilatometry using a polarization interferometer. Journal of Physics E: Scientific Instruments. 1981;14(12):1386-1388.
30. Bennett S. J. An absolute interferometric dilatometer // Journal of Physics E: Scientific Instruments. 1977. Vol. 10, № 5. P. 525. DOI: 10.1088/0022-3735/10/5/030
Bennett SJ. An absolute interferometric dilatometer. Journal of Physics E: Scientific Instruments. 1977;10(5):525. DOI: 10.1088/0022-3735/10/5/030
31. Oikawa N., Maesono A., Tye R. P. Thermal expansion measurements of quartz glass. In: Gaal P., Apostolescu D. Thermal conductivity 24, Thermal expansion 12. Lancaster: Technomic, 1999. P. 405-414.
Oikawa N, Maesono A, Tye RP. Thermal expansion measurements of quartz glass. In: Gaal P, Apostolescu D. Thermal conductivity 24, Thermal expansion 12. Lancaster: Technomic; 1999. P. 405-414.
32. Masuda K., Erskine D., Anderson O. L. Differential laser-interferometer for thermal expansion measurements // American Mineralogist. 2000. Vol. 85. P. 279-282.
Masuda K., Erskine D., Anderson O. L. Differential laser-interferometer for thermal expansion measurements // American Mineralogist. 2000. Vol. 85. P. 279-282.
33. Escalona R., Rosi C. Frequency modulated wave interferometry for thermal expansion measurements. // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, Guanajuato, Mexico, 18-22 September 1995 / edit: D. Malacara-Hernandez [et al.]. Guanajuato, Mexico: 1996. Vol. 2730. P. 414-417.
Escalona R., Rosi C. Frequency modulated wave interferometry for thermal expansion measurements. // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, Guanajuato, Mexico, 18-22 September 1995 / edit: D. Malacara-Hernandez [et al.]. Guanajuato, Mexico: 1996. Vol. 2730. P. 414-417.
34. Miiller A. P., Cezairliyan A. High-Speed interferometric techniques for thermal expansion measurements at high temperatures. In: Ho C. Y., Taylor R. E. Thermal Expansion of Solids. United States of America: ASM International, 1998. P. 245-242.
Miiller AP, Cezairliyan A. High-Speed interferometric techniques for thermal expansion measurements at high temperatures. In: Ho CY, Taylor RE. Thermal Expansion of Solids. United States of America: ASM International; 1998. P. 245-242.
35. Measurement of the thermal expansion coefficient for ultra-high temperatures up to 3000 K / T. A. Kompan [et al.] / International Journal of Thermophysics. 2018. Т. 39, № 3. P. 40. DOI: 10.1007/s10765-017-2353-0
Kompan TA, Kondratiev SV, Korenev AS, Puhov N.F., Inochkin FM, Kruglov SK et al. Measurement of the thermal expansion coefficient for ultra-high temperatures up to 3000 K. International Journal of Thermophysics. 2018;39(3):40. DOI: 10.1007/s10765-017-2353-0
36. Козловский Ю. М., Станкус С. В. Тепловое расширение окиси бериллия в интервале температур 20-1550∘ C // Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52, № 4. С. 563-567. DOI: 10.7868/S0040364414030168
Kozlovskii YuM, Stankus SV. Thermal expansion of beryllium oxide in the temperature interval 20-1550°C. High Temperature. 2014;52(4):536-540. (In Russ.). DOI: 10.7868/S0040364414030168
37. Козловский Ю. М., Станкус С. В. Плотность и тепловое расширение диспрозия в интервале температур 110-1950 K // Теплофизика и аэромеханика. 2015. Т. 22, № 4. С. 521-528.
Kozlovskii YM, Stankus SV. The density and thermal expansion of dysprosium in the temperature range 110-1950 K. Thermophysics and Aeromechanics. 2015;22(4):501-508. (In Russ.).
Выпуск
Другие статьи выпуска
В этом разделе продолжается публикация сведений о типах СО, которые были утверждены Приказами Росстандарта с августа 2025 г. по середину ноября 2025 г. в соответствии с Административным регламентом, в который были внесены изменения согласно Приказу Росстандарта № 14042. Изменения внесены в целях реализации № 496-ФЗ3. С 1 января 2021 г. типы СО утверждаются Приказами Росстандарта в соответствии с Приказом Минпромторга России № 29054. В свободном доступе подробные сведения об утвержденных типах СО можно посмотреть в разделе «Утвержденные типы стандартных образцов» ФИФ ОЕИ по ссылке https://fgis. gost. ru/ на сайте ФГИС Росстандарта.
Архитектура и функциональность измерительных систем непрерывно усложняются. Вслед за тем неуклонно возрастает необходимость в совершенствовании их метрологического обеспечения, включая разработку новых подходов к поверке, калибровке и оцениванию неопределенности измерений в условиях динамического и интеллектуального взаимодействия компонентов. На основе анализа публикаций сформулированы ключевые этапы и тенденции развития измерительных систем, обусловленные процессами информатизации, автоматизации и повышения их функциональной многозадачности.
Показано, как внедрение современных цифровых технологий, методов предиктивной аналитики и искусственного интеллекта трансформирует роль измерительных систем в управлении технологическими процессами, обеспечивая не только точный контроль параметров, но и активное участие в их регулировании и оптимизации.
Особое внимание уделено влиянию этих изменений на повышение качества выпускаемой продукции за счет более глубокой и оперативной аналитики.
Также затронуты актуальные вопросы терминологической согласованности, возникающие в результате интеграции информационных и измерительных технологий, что требует унификации понятийного аппарата в метрологии и смежных областях.
Подчеркивается важность междисциплинарного подхода для обеспечения достоверности, воспроизводимости и сопоставимости измерений в современных цифровых производственных средах. Работа направлена на формирование основы для дальнейшего развития метрологической инфраструктуры в условиях цифровой трансформации промышленности.
Мобильные метрологические комплексы находятся в эксплуатации преимущественно на открытом воздухе, с высокой интенсивностью производственных нагрузок, в постоянно меняющихся условиях применения. Важным фактором обеспечения функционирования мобильных метрологических комплексов является обоснованное определение их остаточного ресурса.
Однако для обоснования остаточного ресурса мобильных метрологических комплексов не всегда в полном объеме очевидны критерии оценки предельного состояния рабочих эталонов и средств измерений из их состава. Тематика метрологической надежности таких средств измерений раскрыта в многочисленных научных статьях, тем не менее, вопросы определения предельного состояния и оценивания остаточного ресурса мобильных метрологических комплексов в полной мере не решены и требуют дальнейшей проработки.
Представленное исследование имело целью обосновать критерии предельного состояния мобильных метрологических комплексов на основе риск-ориентированного подхода.
Риски выявлены методом анализа конструктивных и функциональных особенностей мобильных метрологических комплексов в триаде подсистем: транспортной, измерительной, обеспечивающей.
Выполнены математические расчеты признаков и критериев предельного состояния мобильных метрологических комплексов. Признаки и критерии основаны на учете уровня рисков от скрытых метрологических отказов средств измерений на межповерочных интервалах.
Обоснован подход к определению показателей рисков с учетом динамики изменения метрологических характеристик рабочих эталонов и средств измерений в процессе эксплуатации. Установлены признаки и критерии наступления предельного состояния подсистем мобильных метрологических комплексов, показатели для оценивания срока службы и остаточного ресурса мобильных метрологических комплексов. Определены основные соотношения для расчета показателей с учетом возможных рисков от возникновения скрытых метрологических отказов.
Представленные в статье выводы адресованы метрологам для повседневной эксплуатации мобильных метрологических комплексов. Установленные в исследовании показатели, критерии и признаки могут быть использованы при оценивании состояния, обосновании и продлении ресурса мобильных метрологических комплексов с учетом рисков от возникновения скрытых метрологических отказов.
ГОСТ 1497– 2023 «Металлы. Методы испытаний на растяжение» устанавливает в качестве основы для оценивания показателей прочности и пластичности механических свойств стали стандартный образец утвержденного типа. Однако до создания в 2024 году стандартного образца утвержденного типа механических свойств стали марки 12Х18Н10Т ГСО 12792-2024 в распоряжении метрологических служб не было стандартного образца утвержденного типа для оценивания пластичности. Единственно доступный до 2024 года стандартный образец утвержденного типа механических свойств стали марки 20 ГСО 11854-2021 аттестован только по показателям прочности.
Цель исследования – разработать и аттестовать стандартный образец механических свойств стали, аттестованный по показателям пластичности – относительному удлинению после разрыва δ5 и относительному сужению после разрыва ψ.
Исходный материал для изготовления стандартного образца – прокат сортовой горячекатаный круглого сечения по ГОСТ 2590– 2006 из стали марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632– 2014. Однородность материла исследована по ГОСТ 1497– 2023 одновременно с определением аттестованных значений и значений абсолютных расширенных неопределенностей аттестованных значений стандартного образца. Измерения в уральском филиале ВНИИМ им. Д. И. Менделеева проведены по методике измерений относительного удлинения после разрыва при статическом растяжении образцов сталей М.265.002/RA. RU.311866/2024; по методике измерений относительного сужения площади поперечного сечения после разрыва при статическом растяжении образцов сталей М.265.003/RA. RU.311866/2024. Использованы средства измерений: Государственный рабочий эталон единицы силы 1-го разряда в диапазоне значений от 2 до 200 кН; эталон единицы длины 4-го разряда – микроскоп видеоизмерительный серии MBZ, MBZ‑500ТТ ЧПУ. Оценивание однородности материала стандартного образца соответствует разделу 7 ГОСТ ISO Guide 35–2015.
В статье представлены: описание процесса разработки стандартного образца утвержденного типа механических свойств стали марки 12Х18Н10Т ГСО 12792-2024; методология применения; реальный пример использования стандартного образца для контроля точности результатов измерений механических свойств при статическом испытании металлов на растяжение.
Стандартный образец утвержденного типа механических свойств стали марки 12Х18Н10Т ГСО 12792-2024 предназначен для аттестации и валидации методик измерений механических свойств при статическом испытании металлов на растяжение, контроля точности результатов измерений показателей пластичности при статическом испытании металлов на растяжение, контроля испытательных разрывных машин в части проверки программного обеспечения по ГОСТ 1497– 2023.
Новые правила ведения Федеральной государственной информационной системы «Зерно» повышают требования к оперативности и достоверности вносимых сведений о результатах измерений показателей качества зерна. Один из основных показателей для приемки зерна и передачи данных во ФГИС «Зерно» – массовая доля сырой клейковины, которую определяют с помощью ИК-анализаторов состава зерна утвержденного типа. ИК-анализаторы нуждаются в своевременной поверке. Разработка новых доступных средств поверки является актуальной.
Цель описанного в статье исследования – разработка методики измерений и стандартных образцов массовой доли сырой клейковины в зерне и муке для сокращения времени и средств на проведение поверок ИК-анализаторов и, в конечном счете, повышения точности проводимых ИКанализаторами измерений.
С данной целью исследованы влияющие на результаты измерений факторы, оценены вклады каждого влияющего фактора. В результате для повышения точности измерений предложен целый ряд подходов. Во-первых, использование дистиллированной воды с регламентированной температурой для отмывания клейковины. Во-вторых, замена ручного способа механизированным, применение более точных весов, использование пресса для отжима клейковины. В-третьих, рекомендованы предварительное определение массовой доли влаги исходной навески зерна (муки) для дальнейшего расчета массы навески и некоторые другие условия.
В статье приведены характеристики разработанной авторами публикации ФР.1.31.2025.50337 «ГСИ. Методика измерений массовой доли сырой клейковины в зерне и муке» и результаты исследования метрологических характеристик стандартных образцов массовой доли сырой клейковины в зерне и муке, аттестованных с применением этой методики.
Применение данной методики позволит серийно выпускать стандартные образцы для метрологического обеспечения измерений содержания клейковины. Внедрение стандартных образцов сделает средства поверки ИК-анализаторов доступными для региональных метрологических центров. Аккредитованные испытательные лаборатории смогут самостоятельно проводить контроль точности. В целом вырастет качество метрологических услуг для предприятий зерноперерабатывающего комплекса.
Широкое распространение датчиков измерения относительной влажности непрерывного действия повлекло необходимость передачи единицы относительно влажности по месту их эксплуатации. Применение с этой целью солевых гигростатов существенно ограничено их недостаточным диапазоном и необходимостью использования эталонного гигрометра. Авторы статьи предлагают способ расширить номенклатуру применяемых солевых растворов. В ходе предварительного анализа ими выбраны солевые растворы на основе солей MgNO3, LiCl, MgCl2, CsCl, NaCl, KNO3, MnSO4. Затем солевые растворы исследованы на воспроизводимость значения относительной влажности после различных тепловых режимов. Моделирование подтвердило возможность обеспечения распределения температуры, не превышающей 0,1 ºC, в пределах рабочей зоны колбы. Представленные результаты показывают, что значение относительной влажности всех солевых растворов не выходит за пределы ± 0,6 % после пониженной и повышенной температуры. Экспериментально установлены значения воспроизводимой относительной влажности для растворов LiCl, MgCl2, Mg(NO3)2, CsCl, MnSO4, KNO3. На основе обобщения полученных данных предложено применение термостатированных солевых ячеек для воспроизведения фиксированного значения относительной влажности, что позволит отказаться от применения эталонных гигрометров при передаче единицы. Кроме того, представлен проект расширенной поверочной схемы. Опубликованные результаты могут быть полезны разработчикам средств измерения относительной влажности и специалистам в области обеспечения и контроля параметров окружающей среды.
В Российской Федерации создан опытный образец Государственного первичного специального эталона единицы объемного расхода природного газа при давлении до 10 МПа на основе трубопоршневой установки (поршневого прувера) с четырьмя параллельно подключенными цилиндрами, имеющими внутренний диаметр 500 мм. В конструкции эталона реализуется одновременный активный привод четырех поршней в цилиндрах посредством штоков, соединенных с общим штоком гидравлической системы.
В ходе описанного в статье исследования составлено уравнение измерений, включающее 23 влияющих параметра. Уравнение определяет величину объемного расхода через калибруемый эталон сравнения в составе Государственного первичного специального эталона с учетом (а) объемного расхода газа, воспроизводимого трубопоршневой установкой; (б) изменения объемного расхода в результате изменения количества газа в присоединенном («мертвом») объеме за время измерений; (в) объемного расхода перетечек газа между камерами цилиндров через уплотнения поршней. На основе уравнения измерений проведена оценка расширенной неопределенности (k = 2) воспроизведения объемного расхода газа и определен процентный вклад отдельных входных параметров в бюджете неопределенности измерений при различных режимах.
По результатам проведенных расчетов подтверждены показатели точности измерений Государственного первичного специального эталона, заявленные в техническом задании на его создание.
Метрологическое обеспечение газоаналитических измерений содержания компонентов в газовых средах по мере развития аналитического приборостроения сопровождается повышением требований к точности. Современные требования к аналитическому приборостроению предполагают расширение диапазонов измерений, уменьшение погрешности, возможность анализа сложных матриц. Однако не все существующие генераторы газовых смесей удовлетворяют этим требованиям.
Цель описанного в статье исследования – оценить возможности кориолисовых регуляторов расхода для создания эталонной динамической установки, способной воспроизводить и передавать единицу молярной доли компонентов в газовых средах с высокой точностью.
Отправной точкой исследования стал анализ опубликованных в литературе результатов приготовления газовых смесей статическими и динамическими способами. Выделены сильные и слабые стороны обоих способов. Проведен собственный эксперимент по приготовлению газовых смесей с применением кориолисовых регуляторов расхода газа.
Сделан вывод о преимуществах кориолисовых регуляторов расхода газа – отсутствии зависимости от физико-химических свойств газа и высокой точности измерений расхода. Представлены основные метрологические и технические характеристики кориолисовых регуляторов. Доказана возможность их применения в эталонных динамических установках для приготовления бинарных и многокомпонентных газовых смесей.
Исследование показало возможность применения кориолисовых регуляторов расхода для создания эталонной динамической установки, способной воспроизводить и передавать единицу молярной доли компонентов в газовых средах с высокой точностью. Результаты работы могут быть использованы для совершенствования метрологического обеспечения газоаналитических измерений и повышения достоверности результатов анализа.
В статье рассмотрено решение задачи метрологического обеспечения устройств синхронизированных векторных измерений. Дан обзор алгоритмов обработки сигналов, позволяющих вычислять параметры синхронизированных векторов напряжения и силы тока в электрических сетях – модуль, фазу, мгновенную частоту и скорость изменения частоты. Представлены два разработанных и исследованных авторами алгоритма. Первый алгоритм построен по структуре, рекомендованной международными стандартами для устройств синхронизированных векторных измерений. Данный алгоритм основан на переносе спектра основной гармоники сигнала на низкую частоту и выделении информативного сигнала с помощью цифрового фильтра нижних частот. Для создания алгоритма авторы использовали специально спроектированный набор фильтров, динамически выбираемых в зависимости от частоты основной гармоники входного сигнала. Второй предложенный авторами алгоритм – параметрический алгоритм, примененный к расширенной модели сигнала, включающей, кроме синусоидальных, также линейно частотно-модулированные компоненты. Изложен математический метод нахождения оптимальной оценки параметров синхронизированных векторов, соответствующий разложению сигнала в базисе линейно частотно-модулированных сигналов. Рассмотрены преимущества и ограничения разработанных алгоритмов применительно к эталонам и средствам измерений, а также даны практические рекомендации по их использованию. Представленные алгоритмы реализованы в программном обеспечении Государственного первичного эталона единиц электроэнергетических величин.
В Российской Федерации идет работа по созданию национального эталона единицы объемного расхода сточных вод наивысшей точности. За основу создания эталона взята практика измерений количества сточных вод в напорных и безнапорных трубопроводах (открытых каналах). При измерениях расхода воды в напорных трубопроводах накоплен значительный опыт и выстроена система метрологического обеспечения средств измерений. Однако измерения расхода воды в безнапорных трубопроводах – пока достаточно сложная метрологическая задача в силу гидродинамических особенностей формирования безнапорного небурного потока воды и недостатков существующей системы метрологического обеспечения.
Авторы статьи рассмотрели результаты первого этапа создания эталона единицы объемного расхода сточных вод наивысшей точности – создания макета исходного эталона.
Создание макета началось с анализа публикаций (Роспатент, Espacenet, Scopus, eLIBRARY. RU, ФГИС Росстандарта и др.) по заявленной теме. На основании обзора были выбраны технические и технологические решения, реализованные в основных системах макета и затем апробированные. Например, представлены подходы, которые позволят сформировать развитое небурное течение потока в открытом канале (лотке) с близким к двумерному профилем скорости в его поперечном сечении и обеспечат заданные метрологические характеристики в диапазоне объемного расхода QV от 1 до 100 м3/ч.
Апробированные перспективные технические решения в основных системах макета эталона позволили реализовать небурное течение потока в открытом канале (лотке); обеспечить заданные метрологические характеристики в заявленном диапазоне объемного расхода QV от 1 до 100 м3/ч; обеспечить поддержание температуры воды в баке накопительном и водяном контуре в заданном диапазоне температур от 15 до 25 °C; разработать инженерные рекомендации по определению тепловых притоков к воде в контуре макета эталона для формирования требований к мощности системы охлаждения воды на основе промышленно выпускаемых холодильных установок (чиллеров). Представленные в статье результаты экспериментальных исследований позволят приступить к проектированию и созданию исходного эталона единицы объемного расхода сточных вод.
Создание собственного национального эталона единицы объемного расхода сточных вод наивысшей точности укрепит метрологический суверенитет и авторитет Российской Федерации на международной арене.
Издательство
- Издательство
- ВНИИМ им. Д.И.Менделеева
- Регион
- Россия, Санкт-Петербург
- Почтовый адрес
- 190005, Россия, Санкт-Петербург, Московский пр., 19
- Юр. адрес
- 190005, Россия, Санкт-Петербург, Московский пр., 19
- ФИО
- Пронин Антон Николаевич ( Генеральный директор)
- E-mail адрес
- a.n.pronin@vniim.ru
- Контактный телефон
- +7 (812) 3275835
- Сайт
- https://vniim.ru