$elemMatch с distinct

Предполагам, че tests.device_serial е масив, ето грешката ви:

 db.sessions.distinct("tests.device_serial", {"tests.device_serial" : {$ne: ""}})

Заявката във вашата отделна команда филтрира документи, където масивът „tests“ съдържа поле с име device_serial със стойност "", а не само полетата в масива.

За да постигнете това, което искате, можете да използвате рамка за агрегиране, да развиете масива към множество документи, да филтрирате и групирате по нула с команда $addToSet, за да получите различни стойности.

Ето запитването:

db.sessions.aggregate(
    [
        {
            $unwind: {
                path : "$tests"
            }
        },
        {
            $match: {
            "tests.device_serial":{$ne:""}
            }
        },
        {
            $group: {
              "_id":null,
                "device_serials":{$addToSet:"$tests.device_serial"}
            }
        },
    ]
);