Сигнал должен оставаться достоверным

Этот инженерный подход сформировался у Татьяны ещё до работы над методикой поверки, при решении задач производственной РЧ-телеметрии. Одной из первых серьёзных задач была передача измерительного сигнала с вращающегося промышленного узла без скользящих контактов: в такой конструкции они быстро изнашиваются и вносят искажения. Система прошла производственные испытания в 2009 году, а в 2011-м применённое техническое решение было защищено патентом. Позднее эту РЧ-архитектуру стали применять и в других производственных процессах.

«Оборудование менялось, менялись производственные условия, а архитектура сохранялась, — вспоминает Татьяна. — Для меня это стало подтверждением, что решение работает и за пределами лаборатории».

Этот опыт сформировал принцип, который Татьяна позже перенесла в метрологию: измерительный сигнал должен сохранять устойчивость и оставаться интерпретируемым в условиях реальной эксплуатации. Такой подход получил развитие в методике поверки сложных многоканальных систем.

От инженерной задачи к воспроизводимой методике

В метрологии инженерный принцип пришлось перевести в формальную процедуру поверки. Сначала требовалось определить, насколько информативна общая оценка системы и какие ошибки она может скрывать.

«Первая версия методики поверки оценивала систему как единое целое: прибор в сборе либо проходит, либо нет, — рассказывает Татьяна. — При такой поверке одна и та же итоговая цифра могла получиться у полностью исправной системы и в случае, когда один из каналов уже вносил скрытую погрешность, компенсированную остальными трактами. По общей оценке нельзя было понять, откуда возникла ошибка».

Это наблюдение определило дальнейшую работу. В 2014 году Татьяна разработала на его основе методику поверки сложных многоканальных измерительных систем. Для каждого измерительного тракта был определён собственный бюджет погрешности. При расчёте высокоскоростных и высокочувствительных каналов приходилось учитывать эффекты, которые в более простых измерениях остаются второстепенными: ограничение полосы пропускания, алиасинг, фазовые отклонения и электромагнитные помехи.

После государственной метрологической экспертизы в 2015 году измерительная установка была внесена в Государственный реестр, а разработанный документ стал её официальной методикой поверки. После регистрации работа над методикой продолжилась: в составе установки появлялись новые модули, каждый из которых требовал отдельной метрологической проработки.

Методика, которая развивалась вместе с системой

С 2015 по 2018 год Татьяна продолжала разрабатывать метрологическую часть установки по мере появления новых измерительных модулей. Расширение её состава увеличивало и набор измерительных и генераторных функций: требовалось учитывать новые режимы формирования и измерения электрических сигналов, фазовые характеристики, а также более сложные схемы измерений.

«Формально добавить новый модуль в документ можно за пять минут, — говорит Татьяна. — По существу для каждого нужно заново пройти весь путь: определить, какие метрологические характеристики подлежат проверке, подобрать эталонное оборудование, установить пределы погрешности, разработать последовательность операций и расчётов. Затем всё это нужно встроить так, чтобы методика по-прежнему читалась как единое целое и сохраняла внутреннюю логику».

Одновременно в методике появились новые процедуры для фазовых измерений и проверки частотных характеристик опорного генератора. Метрологическая часть расширенной редакции была завершена до официального утверждения документа. В 2020 году документ прошёл внешнюю метрологическую экспертизу и был официально утверждён.

Две тысячи поверок как проверка на прочность

Для инженерной методики воспроизводимость — это отдельное испытание. В документе нужно было однозначно зафиксировать последовательность операций, средства измерений, расчёт погрешности и критерии принятия решения.

«Я не могу стоять рядом с каждым специалистом и объяснять, что я имела в виду в конкретном пункте, — говорит Татьяна. — Документ либо работает сам, либо не работает. Две тысячи поверок были проведены без меня, и это лучший ответ на вопрос, работает ли методика».

К настоящему времени география применения методики охватывает Москву, Санкт-Петербург, Уфу, Казань, Коломну и другие города России, где её используют специалисты аккредитованных метрологических организаций.

От разработчика методики к эксперту

По мере распространения методики менялась и профессиональная роль Татьяны: к собственным разработкам и докладам постепенно добавилась экспертиза работ коллег.

Татьяна выступала с докладами на Международной конференции «Радиоэлектронные устройства и системы для инфокоммуникационных технологий» (REDS) и Международной научно-технической конференции и выставке «Цифровая обработка сигналов и её применение» (DSPA). В докладах она рассматривала объединение разных измерительных функций в единую систему контроля и вопросы точности высокоскоростных и РЧ-трактов.

Татьяну приглашали оценивать работы коллег на Всероссийской научно-технической конференции «Метрология в радиоэлектронике» и других профильных научно-технических конференциях. Там она работала как эксперт и член жюри, оценивая технические решения участников.

В следующем году Татьяна продолжит экспертную работу в составе Экспертного совета премии «Время инноваций». Премия проводится с 2011 года; среди её участников и лауреатов в разные годы были Росатом, Сбер, ВТБ, РЖД и Аэрофлот. Члены совета оценивают номинантов и принимают окончательное решение о присуждении звания лауреата.

От радиоканала к электромагнитной среде

В публикациях Татьяны круг рассматриваемых вопросов постепенно расширялся по мере усложнения измерительных задач. В статье 2019 года о РЧ-телеметрии с вращающихся механических узлов она рассматривала радиоканал как часть измерительной цепи. На результат измерения влияют геометрия передатчика, диаграмма направленности антенны, периодические замирания и выбранная модуляция.

В статье 2022 года «РЧ-тест, поверка и ЭМС: нормативный разрыв в измерительных системах» Татьяна обратилась к влиянию электромагнитной среды на достоверность измерений. Даже при формально корректной поверочной процедуре радиочастотная обстановка помещения может вносить дополнительную неопределённость и влиять на достоверность результата в реальных условиях. Для высокоскоростных АЦП, прецизионных дифференциальных каналов, фазовых измерений, интерфейсов и кабелей это особенно существенно: в совокупности они фактически образуют одну электромагнитную систему.

«Прибор может быть полностью исправен по паспорту и при этом выдавать другую цифру, потому что изменилась электромагнитная обстановка вокруг него, — говорит Татьяна. — Вопрос никогда не в том, работает ли прибор. Вопрос в том, где в цепи рождается ошибка, как она распространяется и насколько меняет результат на выходе».

Следующий вопрос — выше 110 ГГц

С 2021 года Татьяна продолжает работу в международной испытательной лаборатории, где занимается радиочастотными и радиосертификационными измерениями, в том числе на частотах выше 110 ГГц. На таких частотах требования к точности распространяются на всю измерительную цепь. Ошибки в её калибровке или конфигурации могут становиться дополнительным источником неопределённости.

«Чем выше частота, тем меньше запас на ошибку, — отмечает Татьяна. — На частотах выше 110 ГГц уже сама измерительная цепь становится источником неопределённости, если её не откалибровать со всей строгостью».

Позднее к этой работе добавились квалификационные испытания, для которых последовательность измерений и критерии приёмки нужно определять заранее с учётом условий, близких к реальной эксплуатации.

Когда цифры недостаточно

В этой работе почти всегда остаются вопросы. Если результат изменился, то почему? Если прибор исправен, то что ещё могло повлиять на измерение? Если частота стала выше, то какие эффекты, которыми прежде можно было пренебречь, теперь становятся определяющими?

Для Татьяны профессиональный интерес начинается с вопроса о том, почему получено то или иное значение. Что на него повлияло? Где в измерительной цепи возникло отклонение? Ответить на эти вопросы значит пройти путь от показания прибора к результату, который можно объяснить и воспроизвести.