Исследована возможность существования неформальной взаимосвязи двух понятий размерности – размерность измеряемой величины и фрактальная размерность объектов, в частности, применительно к дробным значениям размерности. Результаты измерений с отличными от нуля вероятностями ошибок первого и второго родов при сравнениях измеряемой величины с мерами можно рассматривать как воздействие окружающей среды. C точки зрения квантовой теории нельзя достоверно предсказать исход измерения ввиду воздействия на объект измерительного средства (разномасштабность), ограничиваясь только вероятностью исхода. Дробные размерности единиц электрических и магнитных величин присутствуют в системе единиц СГС (сантиметр, грамм, секунда). Нецелые, в том числе дробные, фрактальные размерности появляются при рассмотрении структуры сложных нелинейных объектов. Общность двух различных понятий размерности заключается в процедуре измерения в обоих определениях. Показано, что взаимосвязь дробных размерностей измеряемых величин и фрактальных размерностей проявляется в результате представления процесса измерения в виде обобщённого воздействия, характеризующего взаимодействие объектов. Полученные результаты можно использовать для расширения области применения фрактального подхода в практике измерений. 

Рассмотрена задача синтеза оптимального оператора восстановления входного сигнала для линейных динамических измерительных систем, операторы которых не имеют нулей в полосе пропускания этих систем. Предложен алгоритм восстановления входных процессов измерительных систем для динамического режима измерений в виде обратного цифрового фильтра. Обратный фильтр представлен с помощью последовательного соединения регуляризирующего предфильтра (фильтра нижних частот) и обратного оператора измерительных систем. Показано, что процедуру минимизации обобщённой невязки выходного сигнала измерительной системы можно построить только по одному параметру регуляризации – частоте среза предфильтра, зафиксировав его порядок. Такое построение в сочетании с однородностью представлений исходных данных, обратного оператора измерительной системы и регуляризатора обеспечивает малые вычислительные затраты при реализации алгоритма восстановления. По результатам моделирования показано, что предварительный фильтр существенно повышает сходимость алгоритмов восстановления. Важное преимущество предложенного алгоритма восстановления по сравнению с аппаратом фильтра Калмана в условиях высокой априорной неопределённости относительно измеряемой величины – точность восстановления практически не зависит от модели входного сигнала. Объём априорной информации ограничен максимальной частотой спектра контролируемого процесса, а также статистическими характеристиками погрешностей измерения и задания оператора измерительных систем. Данные погрешности оценены приближённо по информации о шуме и процедуре идентификации. Проведённое моделирование показало высокую устойчивость процедуры восстановления к уровню выходного шума измерений и изменению динамики входного сигнала при хороших точностных характеристиках алгоритма восстановления. Результаты исследований можно использовать для повышения точности измерительных систем в динамическом режиме измерений при высокой априорной неопределённости измеряемой величины. 

Рассмотрены вопросы обеспечения единства измерений радиометрических величин в ультрафиолетовом диапазоне, в частности, актуальная задача обеспечения единства измерений энергетической освещённости малых уровней (менее 10−7 Вт/м2) в наиболее востребованном спектральном диапазоне 0,2–0,4 мкм. В результате совершенствования Государственного первичного эталона единиц потока излучения, энергетической освещённости, спектральной плотности энергетической освещённости и энергетической экспозиции в диапазоне длин волн 0,0004–0,4 мкм ГЭТ 162-2012, направленного на расширение диапазона воспроизведения единицы энергетической освещённости в сторону малых уровней, создана современная компактная измерительная установка для воспроизведения, хранения и передачи единицы энергетической освещённости 10−8–10−6 Вт/м2 в диапазоне длин волн 0,2–0,4 мкм. Установка включена в состав Государственного первичного эталона единиц потока излучения, энергетической освещённости, спектральной плотности энергетической освещённости и энергетической экспозиции в диапазоне длин волн 0,0004–0,4 мкм ГЭТ 162-2022. Представлены состав, принцип работы и результаты исследований метрологических характеристик установки. Проведённые в 2020–2021 гг. исследования подтвердили стабильность метрологических характеристик созданной установки. Установка обеспечивает единство измерений энергетической освещённости малых уровней в ультрафиолетовом диапазоне. Полученные результаты востребованы в разных областях техники, медицины, биологии, где широко используются высокочувствительные фотоприёмники и маломощные источники ультрафиолетового излучения. 

Рассмотрены вопросы повышения точности и достоверности идентификации стереоскопических изображений за счёт априорного оценивания специфической ошибки идентификации, имеющейместо при асимметрии интенсивности контрольного изображения вблизи анализируемой точки (в пределах «окна» идентификации). Исследованмеханизмвозникновения такой ошибки, разработан метод её прогнозирования. Методология работы включает геометрический анализ, аналитическое описание процесса формирования изображений и компьютерное моделирование. Рассмотрен определённый вариант геометрии стереоскопической телевизионной системы – с идентичными камерами, оптические оси которых параллельны между собой и ортогональны базе стереоскопичности. Априорной информацией для решения служит положение опорной плоскости рельефа. Разработана методика определения центра интенсивности, используемая в методе прогнозирования ошибки идентификации. С помощью компьютерного моделирования продемонстрированы влияние асимметрии центра интенсивности относительно центра «окна» на ошибку идентификации и возможности её прогнозирования. Разработанный метод можно применять для принятия решения о проведении поисковой процедуры на второмстереоизображении или об отбраковке анализируемой точки при недопустимо большой прогнозируемой ошибке идентификации, а также для ограничения интервала поиска на втором изображении и корректировки размеров «окна» в случае необходимости. 

Рассмотрены вопросы передачи единицы средней мощности лазерного излучения от эталонного преобразователя соответствующего эталона к контрольному измерительному преобразователю эталона в последовательной схеме передачи информации. Установлено, что большое различие постоянных времени данных преобразователей приводит к увеличению погрешности измерений. Для её уменьшения предложен алгоритм, основанный на усреднении результатов многократных измерений при определении основного параметра передачи единицы средней мощности – калибровочного коэффициента. Аналитически исследованы статистические характеристики оценки калибровочного коэффициента. В модели измерительных преобразователей с сосредоточенными параметрами первого порядка при усреднении результатов многократных измерений получены соотношения, характеризующие влияние коррелированной стационарной флуктуационной составляющей нестабильности мощности излучения лазера на определение калибровочного коэффициента. Показано, что в качестве калибровочного коэффициента в этом случае целесообразно применять медиану распределения его оценки, поскольку данная оценка является несмещённой и состоятельной. Получены выражения для погрешности оценки калибровочного коэффициента и представлены зависимости, по которым можно установить требуемое время усреднения измерений и число отсчётов измеряемых сигналов. Применение предложенного алгоритма в Государственном первичном эталоне единицы средней мощности лазерного излучения ГЭТ 28-2016 позволяет улучшить его метрологические характеристики.

Рассмотрены методы изучения распределения плотности мощности сверхвысокочастотного поля внутри установок для микроволновой термообработки материалов, выявлены недостатки указанных методов. Предложена методика расширения возможностей термоиндикации стандартной термобумаги. Приведён пример исследования распределения температур при нагреве трёхслойной термоиндикаторной сборки в микроволновой камере лучевого типа мощностью около 600 Вт. Исследованы температурные изменения оптической плотности стандартной термобумаги в диапазоне 25–400 °С методом денситометрии в отражённом свете. На основе анализа температурной зависимости изменения оптической плотности отражения выделено шесть областей преобразования стандартной термобумаги: диапазоны температур 25–70; 70–100; 100– 150; 150–210; 210–290; 290–400 °С и соответственно оптической плотности 0,06–0,07; 0,08–0,90; 0,91–0,99; 0,71–0,91; 0,21– 0,70; 0,20–0,38 Б. В первой области оптическая плотность термобумаги не изменяется относительно исходной поверхности, во второй области происходит начальное увеличение оптической плотности. В третьей и четвёртой областях достигается максимальная оптическая плотность за счёт потемнения лейкокрасителя, при этом в третьей области наблюдается гладкая поверхность термобумаги, а в четвёртой – бархатистая поверхность термобумаги за счёт образования микрокристалликов и сгустков материала термочувствительного слоя. В пятой области происходит резкое уменьшение оптической плотности в результате обесцвечивания лейкокрасителя, и в шестой – вторичный рост оптической плотности из-за карбонизации бумажной основы. Полученные результаты можно использовать при проектировании сверхвысокочастотного оборудования, а также при оптимизации условий микроволновой обработки материалов и изделий в пищевой, химической, электронной и других областях промышленности. Разработанная методика также актуальна для локальных измерений неоднородности распределения температурных полей при невозможности использования других методов термометрии.

Рассмотрена актуальность подтверждения основных теоретических предположений линейного режима термодинамики, в которых, как правило, используется термодинамическая функция – изменение производства энтропии в единице объёма. Для этой функции выполняются принцип экстремума, билинейная зависимость от силы и потока для тепловых, электрических, диффузионных и простейших химических задач, а также линейная зависимость потока от силы, соответствующей потоку. Найденные из решения тепловых задач закономерности изменения производства энтропии в единице объёма во времени и пространстве позволяют распространить полученные выводы на более широкий диапазон физических явлений в силу идентичности линейных законов Фурье, Ома, Фика. Определено изменение производства энтропии в единице объёма тел простой формы в нестационарном тепловом режиме при граничных условиях третьего рода. Использованы известные аналитические решения одномерных задач нагрева тел простой формы (неограниченной пластины, сферы и неограниченного цилиндра), полученные при граничных условиях третьего рода в приближении постоянных свойств. Приведены решения для производства энтропии в единице объёма при числе Фурье более 0,55 (исключён начальный участок) и двух областях изменения критерия Био: менее 0,1; от 10 до бесконечности. Для критерия Био менее 0,1 (градиент температуры отсутствует) показано, что нестационарная составляющая производства энтропии в единице объёма при приближении к стационарному состоянию соответствует принципу экстремума. Для критерия Био от 10 до бесконечности, когда превалирует вклад градиента температуры над нестационарной составляющей производства энтропии, подтверждено, что выполняется одно из основных предположений линейного режима термодинамики – линейная зависимость потока от силы в пластине, в неограниченном цилиндре и сфере. Определена градиентная составляющая производства энтропии в единице объёма в зависимости от координаты для трёх указанных тел. Полученные результаты применимы к физике процессов, которые могут быть отнесены к линейному режиму термодинамики, т. е. распространены, например на диффузионные и электрические задачи. 

Поиск новых типов резисторов, которые потенциально можно было бы использовать для долговременного хранения значения электрического сопротивления с предельно достижимой точностью, всегда был актуальной задачей метрологии. В настоящей работе исследована проблема выбора резистора для передачи и хранения единицы электрического сопротивления при создании эталона ома на основе квантового эффектаХолла в промежутке временимежду воспроизведениями единицы. Обоснован выбор резисторов С5-60, которые изначально не были предназначены для применения в качестве эталонов высших ступеней поверочной схемы электрического сопротивления. В 1990–2022 гг. проведены подробные экспериментальные исследования, включая исследования долговременной стабильности, резисторов типа C5-60. Некоторые из исследованных резисторов входят в состав Государственного вторичного эталона единицы электрического сопротивления в диапазоне значений от 0,1 Ом до 13 кОм на основе квантового эффекта Холла. Проведены сравнения исследованных резисторов с мерами сопротивления, традиционно используемыми для создания эталонов единицы электрического сопротивления. Установлено, что резисторы С5-60 имеют малый температурный коэффициент сопротивления, их легко термостатировать без термостатированной масляной ванны. Долговременная стабильность резисторов С5-60 оказалась уникально высокой и позволяет применять эти резисторы как разрядные эталоны для хранения единицы электрического сопротивления. 

Рассмотрены проблемы, возникающие при контроле качества сырья (скважинной жидкости, сырой нефти и водонефтяных эмульсий) в процессах их добычи, подготовки к транспортировке и переработке. Показано, что существующие средства экспресс-контроля качества нефти имеют невысокую точность и недостаточную скорость измерения её характеристик. Для обеспечения качества нефти и чистоты отделяемой балластной воды необходима их дополнительная очистка. Для экспресс-контроля характеристик (свойств) нефти при добыче, подготовке и транспортировке разработан протонный магнитно-резонансный релаксометр и многопараметрический проточный измерительный комплекс, включающий систему представительного пробоотбора. Описаны метод ядерной (протонной) магнитно-резонансной релаксометрии, конструкция и алгоритм функционирования измерительного комплекса, а также структура и работа протонного магнитно-резонансного релаксометра. Получены формулы, связывающие технические, электромагнитные и схемотехнические параметры релаксометра. Проведены метрологические испытания релаксометра в составе измерительного комплекса при экспресс-контроле свойств образцов нефти. Получены погрешности измерений следующих характеристик скважинной жидкости, сырой нефти, водонефтяных эмульсий и отделяемой от нефти балластной воды: концентрации воды в нефти в диапазоне 0–100 % (±1 % отн.); концентрации солей в воде в диапазоне 0–10 г/л (±0,2 мг/л); концентрации серы в нефти в диапазоне 0,1–8,0 % абс. (±0,3 % отн.); плотности нефти в расширенном диапазоне 700–1100 кг/м3 (±1,47 кг/м3); кинематической вязкости нефти в диапазоне 0–350 мм2/с (±0,13 мм2/с). Нефтяные образцы охарактеризованы лабораторными аналитическими методами. Представленный измерительный комплекс даёт возможность верификации данных по нескольким параметрам, полученным методом протонно-магнитно-резонансной релаксометрии. Разработанный многопараметрический проточный измерительный комплекс можно использовать при управлении многофункциональной автоматической цифровой интеллектуальной скважиной, установками отделения воды из водонефтяных эмульсий и очистки пластовых вод. 

Рассмотрено применение макроагрегатов альбумина в качестве носителя-маркера ( 99mTc) при исследованиях ведущих защитных механизмов органов дыхания – процессов отложения в лёгких ингалированных веществ и очищения от них (мукоцилиарного клиренса). Исследованы аэродинамические свойства макроагрегатов альбумина для определения возможности и целесообразности их использования в аэрозольном виде для динамической сцинтиграфии легких. Аэрозоль из взвеси макроагрегатов альбумина в дистиллированной воде сгенерирован ультразвуковым ингалятором. Дисперсность сгенерированного аэрозоля исследована методами лазерной спектрометрии. Содержание белка в исходной взвеси и диспергируемом аэрозоле определено иммунохимическим методом. Форма и морфология частиц изучены с помощью сканирующей электронной микроскопии. При исследовании взвеси макроагрегатов альбумина в динамике обнаружено, что частицы взвеси вовлекаются в генерируемый из неё аэрозоль, дисперсность которого (в среднем около 5 мкм) незначительно зависит от концентрации макроагрегатов альбумина и не зависит от задаваемых ингалятором интенсивности диспергирования и скорости воздушного потока. Показано, что морфология частиц взвеси макроагрегатов альбумина характеризуется сложной формой и шероховатостью. Установлено, что аэродинамические характеристики исследованных макроагрегатов альбумина не являются оптимальными для исследования процессов отложения и мукоцилиарного клиренса и для окончательного вывода о возможностях использования макроагрегатов альбумина с данной целью требуется прямая оценка отложения ингалированного радиоаэрозоля, сгенерированного из данного препарата. 

Описана разработка технологий клеточной инженерии, в которых используются различные режимы электропорации и требуется знание электрических характеристик живых клеток. Рассмотрен вопрос о видовых особенностях электрических характеристик живых клеток различных животных класса млекопитающих. Методом импульсной кондуктометрии в электрическом поле возрастающей напряжённости измерены электрические характеристики (проводимость, напряжённость) при электропорации и электропробое мембран ооцитов млекопитающих видов: Mus musculus (мышь), Oryctolagus cuniculus (кролик), Sus scrofa (свинья), Bos taurus (корова) и Homo sapiens (человек). Выполненматематический анализ экспериментальных зависимостей проводимости ооцитов млекопитающих на основе полиномиальной аппроксимации. По максимальной кривизне, а также точкам перегиба и локальным экстремумам аппроксимирующих полиномов получены электрические характеристики ооцитов – электропробой мембраны и степени обратимой электропорации соответственно. Установлены значимые видовые различия измеренных электрических характеристик исследованных ооцитов. По результатам измерений обнаружена существенная видовая специфичность электрических характеристик, отражающих различную устойчивость ооцитов к электропробою и степень обратимой электропорации мембран, что, вероятно, связано с особенностями липидного состава мембран ооцитов, целостностью структуры цитоскелета, а также резистентностью клеток в целом к воздействию импульсного поля. Полученные результаты будут полезны при реализации различных режимов электроманипуляций с живой клеткой – электротрансфекции дезоксирибонуклеиновой кислоты, генов, электрослияния, а также для точечного лизиса клеток с утраченным механизмом апоптоза.