Статья в журнале «ИСУП» №6/2019
Сделано в России. Микроэлектронные тензопреобразователи давления и силы
Представлено измерительное оборудование компании «Микротензор»: тензопреобразователи давления, созданные с применением технологии «кремний на сапфире». Технический директор предприятия С.В. Благодетелев рассказывает об особенностях данной технологии, характеристиках и преимуществах тензопреобразователей давления разных серий.
ООО «Микротензор», г. Орёл
Количество компаний, выпускающих средства КИПиА в России, при всех проблемах, с которыми пришлось столкнуться нашей стране, неуклонно растет. У многих налажен полный цикл производства, кто-то к этому только стремится. Однако всех объединяет одна типичная особенность – потребность в чувствительных элементах. А вот как раз производителей сенсоров на отечественном рынке, к сожалению, не так много. Их продукция хорошо известна специалистам, и именно она во многом определяет в глазах профессионалов качество датчика того или иного производителя. Если провести аналогию с финансовым сектором, то производителей сенсоров вполне уместно сравнить с системообразующими банками, от функционирования которых зависит экономическая стабильность и безопасность всего государства. Одним из таких, без преувеличения, системообразующих производителей является компания ООО «Микротензор» (г. Орёл), занимающаяся производством микроэлектронных тензопреобразователей (сенсоров) избыточного давления и силы и преобразователей давления на основе структур «кремний на сапфире». Компания хорошо известна и пользуется заслуженным уважением у отечественных и иностранных предприятий: ПАО «НК Роснефть», ПАО «Газпром», Schlumberger, Emerson, ADZ NAGANO, ЗАО «ЭЛЕКТОН», ООО «ИРЗ ТЭК» и многих других.
Важной особенностью и конкурентным преимуществом ООО «Микротензор» является не только наличие 18 типовых серий тензопреобразователей, но и возможность разработки сенсоров по уникальному техническому заданию предприятий. Подобными возможностями обладают лишь немногие производители в мире, и один из них – компания из г. Орёл. Среди несомненных достоинств тензопреобразователей производства ООО «Микротензор» можно назвать цельноточеный титановый корпус, позволяющий выдерживать сверхвысокие давления (до 500 МПа), и в целом устойчивость сенсоров к высоким механическим нагрузкам, их коррозийную и радиационную стойкость, а также широкий диапазон рабочих температур: от –200 до +200 °C.
Об особенностях столь важной продукции, ее характеристиках и особенностях технологии «кремний на сапфире» рассказывает технический директор предприятия Сергей Благодетелев.
Интервью с Сергем Васильевичем Благодетелевым, техническим директором ООО «Микротензор»
ИСУП: Ваша компания выпускает достаточно обширную линейку тензопреобразователей. Какие, на ваш взгляд, изделия из этой линейки фактически не имеют «конкурентов»?
С.В. Благодетелев: «Микротензор» – один из крупнейших производителей сенсоров в России. Мы выпускаем 18 серий тензопреобразователей, а общее число модификаций превышает восемь тысяч. Кроме того, мы регулярно разрабатываем индивидуальные решения по техническим требованиям заказчиков. В целом можно выделить три серии с «нетиповыми» характеристиками.
Первая серия HPL-P (рис. 2) включает микроэлектронные низкотемпературные тензопреобразователи избыточного давления. Нижняя граница диапазона рабочих температур (–200 °C) позволяет эксплуатировать их, например, в жидком азоте. Основные характеристики: диапазон рабочих давлений: от 0–0,1 до 0–60 МПа, диапазон рабочих температур: от –200 до +60 °C. 
Во вторую серию HD (рис. 3) входят микроэлектронные тензопреобразователи избыточного давления, в которых используется технология монолитного цельноточеного корпуса, позволяющая изготавливать тензопреобразователи с рабочим давлением до 500 МПа. Основные характеристики: диапазон рабочих давлений: от 0–100 до 0–500 МПа; диапазон рабочих температур: от –45 до +200 °C. 
Третья серия PT (рис. 4) – это миниатюрные микроэлектронные тензопреобразователи избыточного давления с уменьшенным диаметром 10 мм. Основные характеристики: диапазон рабочих давлений от 0–4 до 0–150 МПа; диапазон рабочих температур: от –45 до +200 °C.
ИСУП: В линейке тензопреобразователей избыточного давления три конструктивные группы: двухмембранные, одномембранные сварные и одномембранные цельноточеные. Какая из них наиболее популярна?
С.В. Благодетелев: Я бы не стал разделять конструктивные группы по популярности. Конструктив в данном случае влияет только на диапазон рабочего давления. У двухмембранных – от 0,1 до 1,0 МПа, у одномембранных сварных – от 1,6 до 10 МПа и у одномембранных цельноточеных – от 16 до 500 МПа.
ИСУП: Что можно сказать об особенностях тензопреобразователей, построенных на основе технологии «кремний на сапфире»?
С.В. Благодетелев: Если вкратце, то суть состоит в следующем. Чувствительным элементом тензопреобразователей является двухслойная сапфиро-титановая мембрана с монокристаллическими кремниевыми тензорезисторами. Монокристаллическая сапфировая мембрана – это идеальный упругий элемент и в соединении с титаном она приобретает лидирующее качество по уровню деформаций, сохраняет упругие свойства в широком диапазоне температур (от –200 до 400 °C). Монокристаллические кремниевые тензорезисторы соединены с сапфиром на атомарном уровне (метод гетероэпитаксии) и работают практически без гистерезиса и усталостных явлений во времени. Уникальные изолирующие свойства и радиационная стойкость сапфира позволяют эксплуатировать чувствительный элемент при высоких электромагнитных помехах и воздействии радиации. Тензочувствительные элементы изготавливаются групповыми методами твердотельной технологии микроэлектроники и имеют высокое качество и хорошую воспроизводимость выходных параметров.
ИСУП: Да, это удивительная технология. А о каких еще интересных и ярких конструктивных особенностях ваших тензопреобразователей Вы могли бы рассказать?
С.В. Благодетелев: В нашей линейке тензопреобразователей давления я бы выделил три серии с интересными конструктивными решениями:
- в серии МР-РТ (рис. 5) тензопреобразователи давления снабжены датчиком температуры. Это позволяет использовать их для контроля двух физических величин: давления и температуры. Приборы серии МР-РТ обеспечивают раздельное непрерывное преобразование избыточного давления газообразных и жидких сред и температуры в электрические выходные сигналы. Изготавливаются с гибким кабелем (0,5–2 м) для использования выносной электроники, имеют степень защиты корпуса IP65; 
- у тензопреобразователей серии MDX (рис. 6) корпус из нержавеющей стали; 
- тензопреобразователи давления серий Р и PF-P (рис. 7) с омываемой мембраной для использования в вязких средах. 
ИСУП: Есть ли среди ваших заказчиков предприятия из ближнего и дальнего зарубежья?
С.В. Благодетелев: ООО «Микротензор» – предприятие, которое хорошо известно многим потребителям не только у нас в России, но и за рубежом. До 40% своей продукции мы экспортируем на международные рынки. Мы поставляем свою продукцию во многие страны: в Германию, Великобританию, Финляндию, Словакию, Китай, Южную Корею, Индию, Казахстан и Белоруссию. Поэтому ответ на вопрос будет таким: заказчиков у нас много как в ближнем, так и в дальнем зарубежье.
ИСУП: Какие из отечественных компаний являются основными заказчиками сенсоров вашего производства?
С.В. Благодетелев: Наверное, такперечислить сразу сложно. Однако есть компании, с которыми нас связывают десятилетия сотрудничества: Emerson, ЗАО «ЭЛЕКТОН», ООО «ИРЗ ТЭК» и другие.
Беседовал С.В. Бодрышев, главный редактор журнала «ИСУП».
https://isup.ru/journals/
ООО «Микротензор», г. Орёл,
тел.: +7 (4862) 303-450,
е-mail: ooo@microtensor.ru
сайт: microtensor.ru