В настоящей статье на основе астрономических открытий за последние 25 лет рассмотрены возможные причины явления, которое воспринимается как «ускорение расширения Вселенной». В 1998 г. для подтверждения обнаружения «ускорения расширения Вселенной» специалистами группы High-Z SN Search Team по данным о 44 сверхновых типа SN Ia проверена и отклонена гипотеза о влиянии локальной пустоты – «пузыря Хаббла», полагавшаяся альтернативой положительной космологической постоянной. Также в 1998 г. автором настоящей статьи и специалистами Вычислительного центра Российской Академии наук в ходе апробации программы многомерного статистического анализа «ММК-стат М» по стандартным справочным данным обнаружена разнонаправленная дипольная анизотропия красного смещения 383 квазаров и радиогалактик вдоль оси «Virgo – Leo ↔ Eridanus – Aquarius». В 2007 г. проблемы анизотропии привлекли внимание космологов. В 2016 г. группы специалистов High-Z SN Search Team и Carnegie-Chicago Hubble program начали дискуссию о тупиковой ситуации в космологии. В ходе дополнительного анализа показано, что дипольная анизотропия красного смещения не только радиогалактик, но и сверхновых типа SN Ia относительно диполя анизотропии квазаров имеет обратную ориентацию.

Рассмотрена задача оценивания состояния дистанционно управляемых сложных технических систем. Для оценивания использованы цифровые двойники высокого уровня, выполненных по технологии визуализации. Описаны современные технологии визуализации, включая технологию виртуальной реальности, которые позволяют решать различные задачи для сложных технических систем, в том числе задачи управления и ремонта в интерактивном режиме. Анализ области применения визуальных моделей показал, что модели могут выступать в качестве либо интерпретаторов, либо имитаторов. Исследованы модели-имитаторы. При создании модели для обеспечения её высокой адекватности использованы современные достижения в области технологий визуализации, позволяющие оценить большое количество свойств реального объекта в виде сложной технической системы, поскольку степень адекватности возрастает с увеличением числа учитываемых свойств. Предложена методика оценивания состояния сложных технических систем, разработан алгоритм действий специалиста-аналитика, позволяющий обеспечить виртуальное присутствие специалиста на управляемом объекте и реализовать традиционные технологии тестирования и дополнительные измерения при поиске отказов. Приведён пример реализации методики в интерактивной системе анализа и управления.

Рассмотрены гониометрические методы измерений показателя преломления оптически прозрачных материалов. Предложен модифицированный метод измерения показателя преломления треугольных призм. В работе [1] рассмотрен модифицированный метод постоянного отклонения для измерения показателя преломления, не требующий измерения преломляющего угла призмы, что упрощает процесс измерений, однако при этом используется излучение низкой интенсивности, отражённое от входной грани призмы, что создаёт трудности при обработке сигналов с фотоэлектрического приёмника и может приводить к увеличению погрешности. В настоящей работе эта проблема устранена, так как для получения отражения преломлённого луча и определения начального положения призмы использовали два неподвижных зеркала, а показатель преломления материала призмы рассчитывали из решения системы уравнений. Подобный подход позволяет не использовать излучение, отражённое от граней призмы, что позволяет повысить точность в результате автоматизации процесса измерений. Приведены результаты экспериментального исследования треугольной призмы из оптического стекла с помощью разработанного модифицированного метода призмы и их сравнение с показаниями, полученными с помощью метода наименьшего отклонения, обладающего наибольшей точностью определения показателя преломления. Рассмотренный метод можно применять для исследования треугольных призм из оптически прозрачных материалов, а также жидких оптически прозрачных веществ, помещённых в полую треугольную призму.

Рассмотрено применение нового типа модемов с псевдошумовым кодированием и дополнительной тоновой модуляцией, разработанных для сравнения эталонных шкал времени по спутниковым каналам связи. Проведены экспериментальные исследования сравнения шкал времени водородных хранителей из состава Государственного первичного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-2022 по оптическому каналу связи с использованием рассматриваемых модемов. В качестве канала связи применяли волоконно-оптические линии разной длины, по которым осуществлялась двухсторонняя передача сигналов. Выходные радиочастотные сигналы модемов с помощью оптических трансмиттеров, подключённых к концам волоконных линий, встречно передавались на оптической несущей частоте с длиной волны 1,55 мкм. Демодуляция оптических сигналов в радиочастотный диапазон происходила на концах волоконных линий оптическими ресиверами. Приведены результаты экспериментальной оценки неопределённости типа А при сравнении шкал времени по волоконно-оптическим линиям длиной 50; 100; 200 км. На линии длиной 200 км неопределённость измерений по типу А при сравнении шкал времени не превышает 3 пс в суточном интервале измерений. Экспериментально показано, что реализация метода сравнений шкал времени с модемами с псевдошумовым кодированием и дополнительной тоновой модуляцией возможна по волоконно-оптической линии длиной 200 км без промежуточных оптических усилителей. Это открывает перспективу создания каскадированных систем сравнений шкал времени удалённых эталонов по волоконно-оптическим линиям связи с меньшим количеством промежуточных оптических усилителей.

С целью расширения понимания особенностей линейного режима термодинамики в сложных условиях теплообмена изучено поведение производства энтропии в единице объёма для нестационарного теплового режима при градиенте температуры в телах простой формы (неограниченной пластины, сферы и неограниченного цилиндра). Найдено изменение производства энтропии в единице объёма тел простой формы при указанных условиях. Использованы известные аналитические решения одномерных задач нагрева данных тел при граничных условиях второго рода, которые получены в приближении постоянных свойств. Общее значение производства энтропии в единице объёма рассчитано как сумма постоянной во времени стационарной составляющей, обусловленной перепадом температуры, и нестационарной составляющей, определяемой в отсутствие градиента температуры. Вклад перепада температуры по толщине пластины в общее значение производства энтропии в единице объёма оценён через произведение силы и соответствующего ей теплового потока, и оценка распространена на случай сферы и цилиндра в силу равенства перепада температуры во всех трёх телах. Нестационарная составляющая производства энтропии в единице объёма рассчитана через логарифм отношения двух мгновенных температур, отнесённый к разности соответствующих значений времени. Показано, что нестационарная составляющая производства энтропии в единице объёма соответствует принципу экстремума при возрастании числа Фурье. Приведено сравнение нестационарной составляющей производства энтропии в единице объёма для пластины, сферы и цилиндра и показано, что принцип экстремума ярче проявляется для сферы. Полученные результаты позволяют расширить понимание теории линейного режима термодинамики.

Рассмотрена проблема низкой достоверности и точности определения теплопроводности малоразмерных образцов горной породы с использованием существующих средств измерений. Разработана лабораторная установка для измерения теплопроводности стандартных образцов горной породы диаметром не более 30 мм, применяемых для петрофизических исследований. Установка протестирована на подготовленных образцах малых размеров. Проанализированы возможные проблемы проектирования, изготовления и эксплуатации лабораторной установки. Создан программный алгоритм для автоматизированных сбора и обработки качественных данных. Обозначены и исключены ключевые факторы, негативно влияющие на точность и достоверность результатов измерений теплопроводности: неэкранированные термопары; изменение потенциала между горячим и холодным спаями термопары (неравномерное таяние водоледяной смеси в сосуде Дьюара, куда погружён холодный спай); неверно подобранные размеры и форма объекта исследования; неравновесное соотношение подводимой и отводимой тепловой энергии. Разработанная установка испытана на эталонных образцах чистого олова и латуни ЛС59 с известными значениями теплопроводности. Измеренное значение теплопроводности образца горной породы высотой 4,28 мм и диаметром 30 мм получено с погрешностью не более ±5,6 %. Результаты разработки применимы для оценки теплопроводности образцов горной породы малых размеров в диапазоне 0,3–70,0 Вт/(м·К) в температурном интервале 20–60 °С.

Рассмотрена задача нормирования метрологических характеристик применяемых для анализа показателей качества электрической энергии измерительных трансформаторов тока в диапазоне частот 40–2500 Гц, верхняя граница диапазона соответствует значению 50-й гармоники при частоте промышленной сети 50 Гц. Описано метрологическое обеспечение определения характеристик измерительных трансформаторов тока на частоте промышленной сети. Показано, что необходимо расширять используемый диапазон частот и оценивать влияние гармонического состава измеряемого синусоидального тока на метрологические характеристики указанных приборов. Разработана измерительная установка для исследования метрологических характеристик измерительных трансформаторов тока в расширенной области частот 40–2500 Гц. Приведены возможные методы исследования данных характеристик и выбран дифференциально-нулевой метод измерений. В результате исследований измерительной установки установлены диапазоны воспроизводимых частот и воспроизводимой силы тока в измерительном контуре в заданном диапазоне частот 40–2500 Гц, а также неопределённости передачи единиц коэффициента и угла масштабного преобразования синусоидального тока измерительным трансформаторам тока. Результаты актуальны для оценки метрологических характеристик преобразователей тока, применяемых в энергетике и промышленности, и для развития метрологического обеспечения измерительных трансформаторов тока в расширенной области частот.

Рассмотрена задача обработки результатов радиолокационных измерений параметров движения цели в условиях возмущений вследствие манёвров летательного аппарата. Для адаптации измерительных процедур к возмущениям модифицирован метод инвариантного погружения. Применение модифицированного метода в случае линейного уравнения наблюдения приводит к широко распространённой форме дискретной измерительной процедуры, полученной в настоящей работе как частный случай модифицированных уравнений инвариантного погружения. На основе статистического моделирования цифровой обработки результатов радиолокационных измерений параметров движения маневрирующей цели рассчитаны показатели эффективности радиолокационных станций – усреднённые значения абсолютной и относительной погрешностей измерения параметров движения, коэффициента проводки и длительности разрывов трасс. По результатам анализа указанных показателей подтверждена высокая эффективность использования в информационно-измерительных системах радиолокационных станций измерительных процедур, синтезированных с применением модели ускорения в виде белого шума и модели ускорения Зингера. Повышение эффективности обусловлено включением матричного коэффициента адаптации в структуру модифицированных уравнений инвариантного погружения. Предложенные измерительные процедуры на основе модифицированного метода инвариантного погружения сравнены с калмановскими измерительными процедурами, синтезированными с применением указанных моделей ускорения. Расчёты показателей эффективности подтверждают достоверность полученных результатов, поскольку демонстрируется известный факт увеличения погрешности измерения высоты летательного аппарата моноимпульсными радиолокационными станциями вблизи поверхности. Результаты исследования будут полезны при разработке адаптивных измерительных процедур информационно-измерительных систем, функционирующих в условиях возмущений измерительных процессов, например для обзорных локаторов.

Рассмотрены вопросы обеспечения рабочими эталонами 1-го разряда метрологических организаций страны с учётом современных потребностей в области ультразвуковых измерений в твёрдых средах. Представлена модернизированная эталонная установка для прецизионных измерений скоростей распространения продольных и сдвиговых ультразвуковых волн и коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн в твёрдых средах. Измерения акустических параметров твёрдых сред производятся эхо-импульсным и резонансным методами с использованием бесконтактных широкополосных ёмкостных методов возбуждения и регистрации ультразвуковых волн. Данная установка применяется в качестве рабочего эталона 1-го разряда в соответствии с Государственной поверочной схемой для средств измерений скоростей распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн в твёрдых средах. Усовершенствованы технические средства, входящие в состав установки (механическая и электронная части), заменены аналоговые средства измерений на цифровые, разработаны методики измерений акустических параметров твёрдых сред на основе цифровых средств измерений, расширен диапазон толщины ультразвуковых мер. Описаны состав и основные части эталонной установки, применяемые методы измерений, принципы действия установки в различных режимах работы. Приведены технические и метрологические характеристики установки. Проанализированы источники погрешности (неопределённости) измерений. Область применения результатов – высокоточные измерения акустических характеристик твёрдых сред, метрологическое обеспечение ультразвукового неразрушающего контроля и диагностики.

Взаимосвязь уровня развития экономики, особенно её наукоёмких отраслей, с состоянием измерений, обеспечением их единства и точности представляется очевидной. Однако для научно обоснованного планирования развития системы измерений любой промышленно развитой страны необходимо иметь количественные данные о взаимосвязи уровня развития экономики и параметров применяемого парка средств измерений. В связи с этим отечественными и зарубежными учёными проведены многочисленные исследования, которые, однако, носили фрагментарный характер и не позволяли в требуемой степени установить количественные закономерности взаимосвязи метрологии и экономики. Одна из причин – отсутствие достоверных данных о парке средств измерений и методов их получения. Создание ФГИС «Аршин» и принятие соответствующих нормативных правовых актов в области обеспечения единства измерений позволило в 2021 г. впервые получить наиболее полные данные о поверках средств измерений, обращающихся в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений в Российской Федерации, которые составили более 90 млн записей. Анализ данных о поверках за 2021 г. позволил построить модель обращения средств измерений в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений и разработать метод оценки объёма парка средств измерений в Российской Федерации, обращающихся в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений. Показано, что верхнюю оценку объёма парка средств измерений можно вычислить суммированием объёмов средств измерений для каждого интервала между поверками, а указанные объёмы – как произведение количества средств измерений для каждого интервала между поверками в 2021 г. и значения данного интервала, выраженного в годах. Оценено влияние факторов, обусловливающих неопределённость количества средств измерений. Верхняя оценка количества средств измерений, обращающихся в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений в Российской Федерации в 2021 г., составила (420±16) млн единиц. Вычисленные значения объёма парка средств измерений научно обоснованы, их можно представлять в ежегодном докладе Правительству Российской Федерации «О состоянии работ в области обеспечения единства измерений в Российской Федерации», а также передавать в Федеральную службу государственной статистики. Целесообразно их использование при разработке документов стратегического планирования развития системы обеспечения единства измерений Российской Федерации.