(57)【要約】流体カップリング内の導管端部の相対的及び／又は絶対的軸方向位置を決定する手持ち式の装置と方法は過渡ねじれ波の形の入力超音波エネルギーの印加とその反射エネルギーの解析とを含む。第１軸方向位置付近の種々の半径方向位置で集められた入力エネルギーの印加は反射エネルギー信号をより良く解析するためにウエーブレットベースの相関技術と共に用いられる。導管端部と該カップリングに付随する面との間の接触品質は該軸方向位置決定の別々の又は組み合わされた特徴として決定される。
2005530155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導管と、その上に設置された流体カップリングとを有する種類のフィッティング組立体を評価する手持ち式ツールに於いて、該ツールが、
該フィッティング組立体内に機械的エネルギー波を印加するよう適合された源を具備しており、前記源は反射されたエネルギー波を受け、それと関連する信号を作り、そして該ツールは又、
前記エネルギー波の前記反射された部分の関数として該フィッティング組立体の特性を判定する解析器を具備することを特徴とする該ツール。
【請求項２】
該源がギャプゲージと集積されることを特徴とする請求項１の該ツール。
【請求項３】
該解析器がギャップゲージと集積されることを特徴とする請求項１の該ツール。
【請求項４】
前記ツールがギャップゲージと超音波解析器とを含むことを特徴とする請求項１の該ツール。
【請求項５】
前記源が別々の送信器と受信器とを具備することを特徴とする請求項１の該ツール。
【請求項６】
前記源が過渡性のねじれの超音波エネルギー波を作ることを特徴とする請求項１の該ツール。
【請求項７】
前記解析器が前記受信されたエネルギー波の相関を取ることを特徴とする請求項１の該ツール。
【請求項８】
前記相関を取ることがモルレのウエーブレット相関関数に基づくことを特徴とする請求項７の該ツール。
【請求項９】
前記エネルギー波が該流体カップリングに付随するフィッティングボデイに印加されることを特徴とする請求項１の該ツール。
【請求項１０】
前記エネルギー波が該導管の長手方向軸線に対する法線から約０度より大きい角度から約９０度までの範囲内の角度で該導管に印加されることを特徴とする請求項１の該ツール。
【請求項１１】
前記特性が該流体カップリング内の該導管の端部のボトミングに関することを特徴とする請求項１の該ツール。
【請求項１２】
前記エネルギー波が該導管の周りの２つ以上の異なる位置の入力であり、前記源が前記受信されたエネルギー波に応答して複数の電気信号を作り、各電気信号が前記位置のそれぞれの１つに対応することを特徴とする請求項１０の該ツール。
【請求項１３】
前記複数の電気信号の相関関数を具備しており、前記解析器が前記相関に基づき該導管の端部の軸方向位置に対応する出力を作ることを特徴とする請求項１２の該ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、組立が完了した後のフィッティング組立体（fitting assemblies）の非破壊評価（non-destructive evaluation）用の装置と方法とに関する。特に本発明は該フィッティング組立体の評価を行うための機械的エネルギーの使用に関する。
関連出願
本出願はその全開示が引用によりここに完全に組み入れられる、２００２年６月１７日出願の、米国特許仮出願第６０／３８９，３９４、発明の名称、超音波フィッティング組立体検証法（ULTRASONIC FITTING ASSEMBLY VALIDATION）、の特典を請求する。
【背景技術】
【０００２】
流体取り扱い機器は、該流体が気体、液体、気体と液体の組み合わせ、スラリー等であろうと、フィッティングの使用と一緒に接続される多くの流体制御デバイスを用いる。典型的流体制御デバイスはチューブか又はパイプか何れかと流体回路内で相互接続される、弁、調圧器（regulators）、メーター等を含む。該フィッティングは、広範な種類の設計を用いてもよく、それらは単一フエルール及び多数フエルールチューブフィッティング（single ferrule and multi-ferrule tube fitting）、エラストマーシールを用いた種々のクランピング配置（clamping arrangements）、把持用リング（gripping rings）等を含むが、それらに限定はされない。この開示の目的で、本発明がチューブか又はパイプか何れかと共に用いられるので、我々はチューブ及びパイプを”導管（conduit）”と呼ぶ。
【０００３】
流れ制御デバイスに導管を接続するためフィッティングを用いる殆ど全ての流体回路に共通して、フィッティングが完全に組み立てられたことを非破壊的な仕方で検証する願望がある。フィッティングを介した大抵の接続は、導管の端部がフィッティングボデイ又は他の構造体の肩部（shoulder）又は壁と隣接するようフィッティングボデイ、又は流体カップリングに付随する他の構造体（ここでは導管とカップリングとのフィッティング組立体と呼ばれる）、の中の導管の位置決めを含む。この隣接（abutment）又は我々が又ここでそれを呼ぶ”ボトミング（bottoming）”は通常、フエルールの様な把持用デバイス（gripping device）が導管の軸方向運動無しに該導管に設置されることを可能にする時、望ましい。
【０００４】
しかしながら、該組立過程で、一旦フィッティングが設置されると、該導管が完全にボトムされたことを判定するために今日まで知られた費用効果的で、非破壊の方法がない現実環境が本質的である。例えば、フィッティング条件を観察するためにｘ線を使うことは公知であるが、しかしながら、これは非常に高価な過程であり、もし大抵の組立者が然らざれば、多くのもの用には実用的でないのみである。フィッティング部品の適当な設置を検証する、又はフィッティング用ナット（fitting nut）の回転回数又は該ナットに対する導管の軸方向変位に基づき適当なプルアップ（pull-p）を検証する、ため使用される種々の技術は公知である。例えば、プルアップ後該フィッティングは分解され、視認的に検査され次いで再組み立てされるが、この様な過程は時間がかかり、コスト高である。もう１つの公知技術では、チュービング（tubing）は組立前に適当な仕方で予めマーク付け（pre-marked）されてもよいが、この様な技術はマーキング又は解釈過程（interpretation process）のエラー次第である。これらの技術のどれも導管がボトムされたことを最後の組み立てられたフィッティングで絶対的に決定出来ず、又該導管と該付随構造体の間の接触又は隣接の性質又は品質を決定出来ない。
【０００５】
従って、フィッティング内で導管が適当にボトムされたかどうかの非破壊の解析及び評価用に方法及び装置を提供するニーヅが存在する。
【特許文献１】米国特許第３、１０３、３７３号明細書
【特許文献２】米国特許第３、２８７、８１３号明細書
【非特許文献１】Ｚｈａｎｇ、Ｈｕａｎｇ、Ｓｈｅｋｈａｒ  ａｎｄ  Ｋｕｍａｒ、Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｄａｔａｓｅｔｓ：Ａ  Ｆｉｌｔｅｒ  ａｎｄ  Ｒｅｆｉｎｅ  Ａｐｐｒｏａｃｈ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ、  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ａｂｓｔｒｕｃｔｓ、２００１
【非特許文献２】Ｈｕｌｌ、Ｙａｎｇ、ａｎｄ  Ｓｅｙｍｏｕｒ、Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｗａｖｅｌｅｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｓｉｇｎａｌｓ、ｔｏ  ｂｅ  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｉｎ  ＩＭｅｃｈＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｌｏｎｄｏｎ）、Ｊｕｎｅ、２００３
【発明の開示】
【０００６】
本発明は１側面で導管に印加された入力エネルギーを用いて導管端部の位置を決定することを考慮する。１つの例示的実施例では、ねじれ波変換器（shear wave transducer）から放射された超音波エネルギーが導管に印加され、該導管を通して機械的波（mechanical wave）として伝播する。代わりに、又は組合わせで、該入力エネルギーは、例えば、フィッティングボデイ（fitting body）の様な１つ以上の流体カップリング部品を通して印加されてもよい。反射エネルギー｛代わりにここでは、戻り信号（return signals）、戻りエネルギー、戻りエネルギー信号、反射信号又は反射エネルギー信号とも時に呼ばれる｝は該変換器により電気信号に変換され、これら電気信号は導管端部の位置を決定するため解析される。特定の例示的応用では、本発明はその上に設置された流体カップリング内の導管の端部の位置を決定するため使われる。代わりの応用では、例えば、その軸方向位置又はその存在／欠如、の様な、フエルール型チューブフィッティング（ferrule-type tube fitting）に典型的に付随するチューブバイト（tube bite）又はインデンテーション（indentation）の特性を検出することにより、単一又は多数フエルールチューブフィッティング内の１つ以上のフエルールの適当な組立を判定するために使用されてもよい。
【０００７】
本発明のもう１つの側面によれば、反射エネルギー信号をより明確に区別するために相関技術（correlation techniques）が使用される。１例示的実施例では、導管端部から軸方向に隔てられた導管の第１位置付近で異なる半径方向の位置で導管に超音波エネルギーが印加される。反射されたエネルギー信号は該導管端部の相対的軸方向位置を決定するために相関を取られる。又その戻り信号にノイズ削減法が印加される。
【０００８】
本発明のもう１つの側面によれば、該導管と、該導管端部に設置された流体カップリングに付随する表面との間の接触の品質（quality）及び／又は性質（nature）が判定される。１実施例では、該導管に超音波エネルギーが印加され、例えば、該導管端部が完全にボトムされたか、部分的にボトムされたか、或いはボトムされないか、の様な、該導管端部の該流体カップリングに付随する表面に対する接触又はボトミングの品質を決定するために、反射エネルギーの振幅が解析される。又本発明のこの側面と関連して相関解析（Correlation analysis）が用いられる。
【０００９】
本発明のもう１つの実施例では、機械的エネルギー波を印加する源（source）、エネルギー波の反射部分の関数としてフィッティング組立体の特性を決定する解析器（analyzer）、又は両者を、ギャップゲージ（gap gauge）と集積するツール（tool）が提供される。
【００１０】
本発明のこれら及び他の側面と利点は付属する図面を見ての本発明の下記詳細な説明から容易に評価され、理解されよう。
【実施例１】
【００１１】
１．緒言
本発明は導管上に設置された流体カップリング内での導管の位置を決定することに関する装置と方法に向けられている。この決定は、別々に又は組合せで、流体カップリング内の導管端部の軸方向位置を決定することと、該導管と、該流体カップリングに付随する表面と、の間の接触品質を決定すること、を含む。
【００１２】
流体カップリング内の導管の軸方向位置を決定することは、例えば、ねじ込み可能にカップルされるナット及びボデイ、そして該チューブ端部と該ボデイの間の流体漏れのないカップリングを提供するため使用される少なくとも１つのフエルールと、を有する種類のチューブフィッティングで、特に有用である。本発明はここでは２フエルール式のフレアレス（flareless）チューブフィッティングでのその使用を特に参照してここで説明されるが、当業者は本発明が多くの他の応用、一般的に、該導管端部が流体カップリング、流体流れデバイス等と共に位置付けられるか、チュービング又はパイプの様な導管の端部の相対的及び／又は絶対的軸方向位置を決定することが望まれる、どんな応用にも使用されることを評価するであろう。
【００１３】
又接触の性質又は品質の決定は、例えば、前記チューブフィッティングに於いて特に有用である。特に、該フィッティングボデイは、該チューブ端部がフィッティングの完全なプルアップ後に隣接することが好ましい、一般的な半径方向の肩部を有する。”プルアップ（pull-up）”に依って、漏れのないシールの仕方で（in a seal-tight manner）１つ以上のフエルールを該チューブ端部上に取り付けるために該カップリングナットとボデイの（初期指締め付け組立を越えた）最後の組立と締め付け（tightening）が意味される。この隣接関係（abuttment relationship）の品質は、該導管端部の平坦度（flatness）とスクエア整合（square alignment）の様な、導管端部の接面動作（facing operation）、その平坦度及びスクエア整合を含むボデイ内の半径方向肩部（radial shoulder）の性質、プルアップ時起こるチューブ変形の量、該チューブ端部及びボデイ肩部間の圧縮性負荷の量、等を含み、かつそれに限定されない、多くの要因により影響される。従ってボトミングの品質は、接触面積の量、隣接表面の特性、等の項での接触の性質により表される様な、ボトミングの完全さと該隣接表面間の負荷への総合的参照である。隣接の品質と性質の特定の特性は特定の応用について必要な様に選択されてもよい。再び、本発明は２フエルールフレアレスチューブフィッティングを越えた応用を見出すであろうし、チューブフィッティング、流れ制御デバイス等の様な流体要素内での導管端部と表面の間の隣接の品質を決定することが望まれる多くの応用で使用されてもよい。多くのカップリング応用では、例えば、導管端部が完全にボトムされたか、部分的にボトムされたか或いはボトムされないかの様な、導管端部挿入の品質を単に知ることだけで、該導管端部の軸方向位置を検出する能力に関係なく、最も重要な情報となる。
【００１４】
ここで例示的実施例では、本発明は超音波エネルギーを入力エネルギー信号として使い実現される。該例示的実施例のより特定的だが、必ずしも必要ではない、超音波エネルギーの特性は一般的な連続した機械的波又は１つ以上の不連続性を有する波の形の超音波エネルギーである。換言すれば、該入力エネルギーは１つ以上の過渡波形（transient waveforms）のシリーズとして印加されてもよい。従って該例示的実施例の入力エネルギー信号はエネルギー波形の１つ以上のパケット（packet）又はパルスの形になっている。”パルス”又は”パケット”により我々は該入力信号の波形を、時間、周波数、波長又は振幅領域の何れかで何等か特定の又は要求される波形の形状又は特性に、拘束するよう意図しない。該例示的実施例では、該入力エネルギー信号は、該過渡信号の時間的持続時間に亘り減少する振幅を有する１つ以上の調波波形を（harmonic waveforms）を備える過渡信号の形で実現される。該入力波形特性はここで説明される相関技術（correlation techniques）に依る様な、戻り信号の解析を容易化するため選択されてもよい。代わりに、印加波形は、例えば、インパルス調波波形（impulse harmonic waveform）、方形波（square wave）、等を含む何等かのフーリエ級数波形（Fourier series waveform）であってもよい。当業者は、例えば、流体カップリングの導管又は１つ以上の部品の様な材料媒体内で圧力波により送信され、そしてそれから検出される、ｘ線の様な電磁エネルギーで明視化（distinguished）される様な、反射可能な機械的エネルギーの何等かの便利に利用可能な形を用いて本発明が使用されてもよいことは評価するであろう。
【００１５】
本発明がその装置及びその方法の種々の特定の形と機能と過程を特に参照してここで説明され、図解されるが、この様な図解と説明が性質上例示的であるよう意図されており、限定する意味で解釈されるべきでないことは理解されるべきである。例えば、本発明は導管ともう１つの導管を含むが、それに限定されない、流体流れ部材と、の間の何等かの流体カップリングで利用されてもよい。従って用語流体カップリングは導管端部ともう１つの流体流れ要素の隣接表面との間の何等かの機械的接続を参照するためその最も広い意味で使われる。更に、本発明がステンレス鋼チュービング及びチューブフィッティングを参照して説明されるが、本発明は多くの他の金属及びプラスチックの様な非金属応用品のみならずチュービング、パイプ等で応用を見出すであろう。
【００１６】
加えて、本発明の種々の側面がここで説明され、そして該例示的実施例での種々の組み合わせで具体化されるものとして図解される。しかしながらこれら種々の側面は単独か又はそれらの種々の他の組み合わせか何れかで代わりの実施例で実現されてもよい。これらの代わりの実施例の幾つかはここで説明されるが、この様な説明は入手可能な代替え実施例又は変型の完全な又は排他的リストであることは意図されていない。当業者は、例えこの様な実施例がここであからさまに開示されてなくても本発明の１つ以上の側面を本発明の範囲内で追加的実施例内に容易に取り入れるであろう。加えて、その幾つかの特徴と側面とそれらの組み合わせは好ましい形、機能、配置又は方法を有するとここで説明されても、この様な説明は、その様にあからさまに述べられてないならば、この様な好ましい説明が要求されるか又は必要であると示唆するよう意図されてない。当業者は本発明がここで説明される実施例の置き換え又は代替えとして知られるか又は後に開発されるか何れかで追加的変型、改良そして均等物で使用されてもよいことは容易に評価するであろう。
２．本発明の実施例の詳細な説明
図１を参照すると、高度の成功した２フエルール式チューブフィッティングＡが図解されえちる。このフィッティングＡは、本発明の譲り受け人により所有され、引用によりここに完全に組み入れられる特許である、特許文献１に説明されている。図１の図解は該フィッティングの半分のみを示すが、該図面のもう１つの半分は中心線ＣＬの周りに同一であることは当業者により認識されている。
【００１７】
フィッティングＡはボデイＢと、手できつく締めた組立及びプルアップ中該ボデイＢとねじ込み式に契合されたナットＣと、前部フエルールＤとそして後部フエルールＥとを含む。該フィッティングＡは、この場合チューブ端部Ｔの形の、導管上に設置されて図解される。チュービングＴは液体、気体、スラリー等の様な媒体を担ってもよい。図１の該組立体はプルアップ条件で図解され、該フエルールＤ及びＥは、耐流体性のシールとチューブ端部Ｔ上での強いグリップを提供するよう塑性変形（plastically deformed）されている。
【００１８】
チューブ端部Ｔの内端ＦがボデイＢ内に形成された半径方向肩部Ｇで規定された領域ＴＡに隣接することは望ましい。この隣接は該チューブ端部Ｔのボトミングと呼ばれ、温度変動及び振動影響の様な環境条件に耐え得る良いシールの形成と強いチューブグリップの所有とを含む、強い機械的組立（strong mechanical assemblage）を提供するため望ましい。シールは面Ｆ及びＧの間の隣接で形成されてもよいが、形成される必要はない。そこでシールが形成されてもされなくても、該チューブ端部がボトムされ、そして接触の品質、性質又は完全さを決定出来ることは有利である。製造者の取り扱い説明書に依りボデイＢ内への該チューブ端部の充分に、適当に挿入することに失敗した組立者のためにチューブ端部は部分的に又は不完全にボトムされ得る。
【００１９】
完全にボトムされた導管端部は、該導管端部とボデイ肩部の間の実質的な面対面接触と、それら間の良い固体の機械的接触又は圧縮と、がある条件である。部分的にボトムされた導管端部は、例えば、導管端部の貧弱な端部接面（poor end facing）、コックされた又はチルトされた導管、又は単に２つの隣接面間の強い圧縮の欠如、のために、実質的に面対面の接触がない条件である。ボトムされない導管端部は面対面接触が少ない又は無い条件であり、該非隣接面間に実際は軸方向ギャップがある。従って、ここで使用された様に、導管端部と隣接表面間の接触の性質又は品質は、接触が行われる表面積の量、導管端部と隣接する表面の間の力又は負荷、それら間のギャップの存在、隣接する表面のスクエア整合の欠如、等を含む、単独又は種々の組み合わせでの種々の特徴を一般的に呼ぶがそれらに限定はしない。
【００２０】
図２を参照すると、本発明の第１の実施例を図解している。入力エネルギー源又は入力デバイス１２は導管Ｔ内に機械的入力エネルギーを印加するよう導管Ｔにカップルされ、そこでは該印加入力エネルギーの１部が戻るよう反射されるか、又は戻される。源デバイス１２は、例えば、電気的ドライブ信号を振動又は機械的エネルギーに変換する変換器であってもよい。１例は超音波変換器であり、それは高周波信号を放射するが、該信号は、微細構造的変形（micro-structural deformations）、ボイド（void）、チューブ端部Ｆ、そしてフエルールバイト（ferrule bite）又は圧縮の様なチュービング変形又はインデンテーションを含むが、含むことだけに限定されない、種々の条件により該源１２へ反射、又は他の仕方で戻される。該源１２は送信器（transmitter）のみならず受信器（receiver）又はセンサーとして使われ、該源１２に達した該反射エネルギーを対応する電気信号に変換する。代わりに、該送信器及び受信器が別々の又は異なるデバイスであってもよい。該源１２はケーブル１４又は他の適当な接続を経由して電子機器配置（electronics arrangement）１６に結合される。該電子機器（electronics）１６は該源デバイス１２用のドライブ信号を発生し、該源デバイス１２から電気信号を受ける適当な回路を含む。
【００２１】
我々は、表面波変換器（surface wave transducer）又は遅延線変換器（delay line transducer）がチューブ端部ボトムされた条件のみならずチューブフィッティングの適当な組立の判定に使用されてもよく、そしてこれらの変換器のどちらもここでの例示の実施例の有用な代替えであるが、好ましい技術及びデバイスは該導管Ｔへの入力エネルギーを印加するためねじれ波変換器（shear wave transducer）を使うことであることを見出した。ねじれ波変換器は、該ねじれ波変換器がエネルギーを対象に概ね長手方向又は該対象の表面の方向に沿って印加するが、遅延線変換器は該表面に対し概ね法線方向のエネルギーを印加し、かくして壁厚さを決定するため使われてもよい点で、遅延線変換器より傑出している。該ねじれ波変換器はかくして、該導管がほんの部分的にボトムされている又は完全にはボトムされていない時特に、よりよい戻り反射又は該導管の端部のエコーを作ることが出来る。
【００２２】
適当で例示的な変換器はフエニックスアイエスエルねじれ波変換器モデルエスエスダブリュー−４−７０（Phoenix-ISL shear wave transducer model SSW-4-70）であり、それは４ＭＨｚで共振する。他の商業的に入手可能な又はその後開発された変換器も本発明用に適しているであろうが、本発明は超音波エネルギー波の使用に限定されない。適当な、そして検出可能なエネルギーが該チューブ端部から戻るよう反射されると仮定すれば、超音波でない波長が使用されてもよい。該導管寸法、材料、温度、それに付随する流体カップリング、等により該導管端部から最も強いエコーを提供する同調周波数を使うことも可能である。
【００２３】
本発明の特定に利点は、流体が該導管内にある時でも、それが、非破壊的な仕方で流体カップリング内の導管のボトミング条件を決定するため使われてもよいことであることは現在注意に値する。かくして、必ずしも該システムをパージしたり、或いは何等かの部品を分解する必要はない、尤もこの様なことが或る環境では望ましいことがあるが。
【００２４】
我々は更に、該反射エネルギーをノイズ濾波し、相関分析を行った後、容易に解釈されるデータが得られ得ることを見出した。更に、我々は、その数学的形式に関して当業者に公知の、モルレウエーブレット関数（Morlet wavelet function）が発明の濾波関数を助けることを見出したが、しかしながら、本発明はこの様なモルレウエーブレット関数を使うことに限定されない。例えば、他の種類の指数関数正弦ウエーブレット関数（exponential sinusoidal wavelet function）、又は他の濾波関数、が或る応用で代わりに有用である。
【００２５】
図３を参照すると、我々は解析器の形で電子的配置１６の詳細な機能ブロック線図を図解する。本発明が、この様なことは必要ではないが、デジタル解析領域で実現されることは望ましく、そしてそれはアナログ又はハイブリッドアナログ／デジタル解析を行う或る応用では適している。
【００２６】
図３は又源１２の設置に関する本発明の追加的側面を図解する。この例では、該源１２はねじれ波変換器であり、導管表面ＴＳに適切に取り付けられるか、又は接触して置かれるベース２０上に確実に支持される。ベース２０は、変換器面２２から放射されるエネルギーが導管Ｔ内に良い効率で結合されるように、アクリル樹脂の様な高透過材料で作られるのが好ましい。ベース２０又は他の適当な構造体の使用は、該ベース２０が該導管表面ＴＳの表面プロフアイルに適合する表面２４を備え得るので、カップリングを高める。これは通常円柱面ＴＳに対し典型的に平坦な変換器面２２を位置付けるよう単に試みる以上の改良であるが、しかしながら、或る応用、特に大きい直径の導管では、この様な直接設置が使用可能である。又適当な低減衰カップリング材料が該ベース表面２４と導管表面ＴＳの間に付けられてもよい。適当な低減衰液体カプラント（low attenuation liquid couplant）は例えば水でもよいが、しかしながら、例えば、ラテックス又はシリコンゴム又はアールデーテック（R/D Tech.）から入手可能なアクアレンテーエム（AQUALENETM）の様な固体又はペーストの様な他のカップリング材料が使用されてもよい。導管と変換器の間の信号カップリングが導管内へのドライブ信号か、又は該変換器内へ戻る反射エネルギーを不利に減衰させない場合は省略されてもよい。
【００２７】
図３は変換器面２２が該導管長手方向軸線ＣＬに向かって法線から離れるよう角度付けされるよう構成されている。この仕方で、入力エネルギーは角度θRで導管構造体に入る。我々はθR用の適当な範囲が約０度より大きい値から約９０度まで、より好ましくは約４５度から約８５度まで、最も好ましくは約６５度から約７５度までであることを見出した。しかしながら、何等かの特定の応用でのθR用に選択される角度は最も良く又は最も有用な戻りエネルギープロフアイルを作る角度に基づいて選択されてもよい。適当な屈折率を有する材料が、屈折が、望まれる角度θRでカップリング組立体に入る入力エネルギーを高めることを可能にするよう選択されてもよい。
【００２８】
引き続き図３を参照すると、該解析器１６は、デーエスピー、マイクロプロセサー、個別デジタル回路等を含むが、それらに限定されない、何等かの適当なデジタルプロセサーの形で実現される。該解析器プロセサー１６は便宜的に、ここに説明される機能を行うために、当業者に公知のプログラミング技術によりプログラム可能で、何等かの商業的に入手可能か最近開発された回路であってもよい。該解析器プロセサー１６はかくして適当なケーブル又はワイヤ２８を経由して該変換器１２に結合された適当なドライブ信号を作る信号発生器２６を含む。該変換器１２からの電気信号は典型的に実質的な量の望ましくない背景ノイズを含むので、該解析器プロセサー１６は更にノイズ削減用に使われる濾波機能３０を含む。回路又はソフトウエア内の当業者には公知の何等かの適当な濾波設計が使用されてもよい。図３では、該ノイズ濾波機能は変換器１２からのアナログ信号上で行われることを注意されたい。代わりに、該変換器信号がデジタル化される場合はデジタル濾波が行われてもよい。なお更に、濾波機能が該変換器自身内に含まれてもよく、そしてノイズを更に減じるために必要な様に該ケーブル及び変換器組立体上への特殊シールディングが使用されてもよい。
【００２９】
該濾波機能３０はケーブル又は他の適当な接続３２を経由して該変換器１２から電気出力信号を受信する（ワイヤ３２及びワイヤ２８は図２の前記ケーブル１４の部分である）。
【００３０】
該変換器１２からの該濾波された信号は次いで従来のＡ−Ｄ変換器３４へ入力される。該Ａ−Ｄ変換器３４は該変換器１２からの該電気信号をデジタル信号に変換するが、該デジタル信号はメモリー３６の様な記憶デバイス内に便宜的に記憶される。該メモリー３６は行われるべきデータ解析の種類により揮発性でも、不揮発性でも、或いは両者であってもよい。
【００３１】
或る応用では、該反射エネルギー信号は、該エネルギー源１２に対する該導管端部の軸方向位置に対応する、非常に突出した、容易に見分けられる信号レベルを有する。該変換器に対する該導管端部の軸方向位置は絶対的数か又は相対的数か何れかとして決定され、そして超音波解析の技術で公知の様に、該導管を通るエネルギーの伝播速度を知ることに基づいて計算される。もし反射されるエネルギーが該メモリー３６内に記憶される容易に見分けられる信号を提供するならば、該制御器１６は、該導管端部の軸方向位置を確認するために該信号の特性を決定するよう簡単にプログラムされ得る。
【００３２】
本発明のもう１つの側面によれば、反射エネルギーの相対強さ（relative strength）は該ボトミングの質の指示値（indication）である。我々は良好な又は完全なボトミングがある時は、エネルギーが該フィッティングボデイ材料（及び／又は他の接触構造体）内へ通過するので非常に少ないエネルギーしか該導管端部から戻らず、かくして該反射又は戻りエネルギーでの実質的減衰があることを見出した。かくして興味あることに、強い反射エネルギーレベルの欠如は優れたボトミングを示すのである。ボトムされない導管端部については、前記導管端部とボデイ肩部の間のギャップインターフエースでの反射のために高くそして鋭く突出した反射エネルギーレベルが戻される。部分的にボトムされた端部については、反射エネルギーは完全にボトムされた導管端部とボトムされない導管端部の間のどこかになる。テストサンプルと実験データは必要な様に該システム１６を校正するため使われてもよい。
【００３３】
しかしながら、我々は更に、実験を通して典型的流体カップリング及び導管の微少構造の機械的複雑さが見事で、はっきりして検出容易な反射エネルギー信号を実用的に現実的でなくさせることを見出した。代わりに、全ての種類の誤った又は繰り返しのないエコー（false or non-repeatabl echose ）が起こる。更に、該導管端部に対する該変換器の一つの軸方向位置について該変換器の円周方向位置は該反射エネルギーの性質に著しく影響することを見出した。例えば、該導管端部からの反射エネルギーは、該変換器が該導管上で例え同じ軸方向位置でも異なる円周方向位置について動くと、同じ時間遅延マーカーで必ずしも現れない。我々はこれを該導管及び流体カップリング構造内の微少変動（micro-variations）に帰すが、しかし該原因が何であろうと、実際の結果はそれらが典型的に存在することである。
【００３４】
本発明のもう１つの側面に依れば、該導管Ｔに印加されるエネルギーは、該源変換器１２の選択された軸方向位置付近の２つ以上の円周方向位置で行われた。これは図４で図解されるが、そこでは選択された軸方向位置で該導管の周りで該源変換器１２の２つ以上の円周方向位置について反射されるエネルギーデータが集められ、記憶された。これは該導管Ｔの周りの異なる位置に位置付けられた複数の変換器を用いて、或いは単一変換器１２を位置付け替えし、次いで図４で破線で指示する各位置でデータを集めることにより、行われ得る。該異なる位置は該導管の周りに等しく隔てられてもよいが、その必要はない。
【００３５】
特定の円周方向位置での入力エネルギーの各印加は反射又は戻りエネルギーを作り、該エネルギーはここで前に説明した様に電気信号に変換され、濾波され、そして記憶される。該変換器の選択された軸方向位置で２つ以上、好ましくは３つの異なる円周方向位置でデータが集められた（それらは例示の実施例ではフィッティング組立体ＡのナットＣの丁度後ろである）。次いで該複数の円周方向位置からのデータのセットに相関機能（correlation function）４０が印加された。該相関解析は該導管内の微少変動からのランダムな戻りエネルギー信号を実質的に除去又は”濾波”し、何故ならば該印加されたエネルギー変換器源１２に対するそれらの位置は該変換器が該導管の周りに位置付け直されると変化するからである。しかしながら、導管端部相対位置（conduit end relative position）はそうならず、相関解析は対応する信号を明確に区別する。該相関解析は従来のもので、例えば、その全体開示が引用によりここに完全に組み込まれる非特許文献１で開示された解析の様であり、かつそれに限定されない。我々は該選択信号相関解析が、オプションにより、しかし使うのが好ましい、その全体開示が引用によりここに組み入れられ、従来のそして公知の技術を用いてソフトウエア又はフアームウエアで実施／プログラム化されてもよい、非特許文献２で開示されたウエーブレットベース相関法（wavelet based correlation method）を使うことにより、著しく容易化されることを見出した。かくして解析器１６は、該導管端部のボトミングの質、そしてもし望むなら又は望むなら、又は代わりに別の希望として、該源１２の軸方向位置の関数として該導管端部の絶対的又は相対的軸方向位置、の可視出力、プリントされた出力等を含むが、それに限定されない何等かの適当な形で、出力４２を作り得る。
【００３６】
本発明は前記装置の構造のみならずそれの使用で具体化される方法そして、更に流体カップリング内の導管端部の位置を決定するための方法そして構造表面に対する導管端部のボトミングの質を決定する方法、も考慮している。この様な方法は、該導管構造内にエネルギーを印加する過程と、該導管端部から反射される又は戻されるエネルギーを検出する過程そして該源の位置の関数として該導管端部の位置を決定する過程を含む。もう１つの方法では、導管端部のボトミングの質は、該導管構造内にエネルギーを印加する過程と、該導管端部から反射される又は戻されるエネルギーを検出する過程とそして該反射されるエネルギー信号強さの関数として導管端部のボトミングの質を決定する過程とにより決定される。両方法は単独で、又は相互に又は他の解析と組み合わされて使われてもよく、そして両方法はオプションで上記説明のノイズ濾波及び相関技術を利用してもよい。
【００３７】
多くの利用可能の代替えの幾つかとして、該電子機器１６は望まれる応用と環境での使用のために何等かの適当なパッケージ内に組み入れられてもよい。例えば、源１２を含む該電子機器１６は従来のギャップゲージ（gap gauge）としても使われるデバイス又はツール内に組み込まれてもよい。該電子機器１６は何等かの望まれるフオーマットの出力を生じてもよく、例えば、該チューブ端部のボトミングのゴー／ノーゴー結果を指示する簡単なライト（light）であってもよい。又該電子機器は校正及び／又は解析用のニューラルネット（neural nets）の様な知的規則ベースソフトウエア（intelligent rules based software）を組み入れてもよく、そして上記説明のノイズ濾波及び相関技術を含んでもよい。
【００３８】
源１２は代わりに、該導管より寧ろ、或いは導管に加えて、該流体カップリングの部品内に入力エネルギーを印加するよう構成されてもよい。これは単に、例えば、ベース２０のインターフエース形状の再構成を要するに過ぎない。設置用表面に依り、ベース２０は不要でさえある。例えば、源１２は、フィッティングボデイのヘッド又はネックに於ける様な、フィッティングボデイＢ内に入力エネルギーを印加する。
【００３９】
なお更に、本発明は、別々に、導管端部位置と組み合わせて、フィッティング組立体の他の評価を決定するため使われてもよい。上記説明の様に、本発明は該導管端部の位置及び隣接特性を決定するため使われてもよい。又本発明は、その様な条件が反射エネルギーを生じるので、流体カップリングに付随するものの様な導管の他の普通の変形及び構造変動の位置と特性を決定するため使われてもよい。例えば、しかしそれに限定されないが、本発明は１つ以上のフエルールにより引き起こされたバイト又はチューブインデンテーション又は圧縮の存在及び／又は位置を検出するために使われてもよい。選択された条件が適当に位置付けられ、望ましい質を有していることを判定することにより、ユーザーは、該フエルールが正しく設置されプルアップされたことを知る様に、該フィッティング組立体が適切に完成されたことを知ってもよい。この様な信号の欠如は不適当な組立又はプルアップを示す。
【００４０】
もう１つの実施例では、本発明は該幾何学的プルアップの正しさ及び２つフエルールチューブフィッティングの内部完全状態の両者をチェックするため使われ得るツールである。超音波センサー（含む複数）と、進歩した数学的ソフトウエアを埋め込まれたマイクロプロセサーと、を使って、該ツールは該チュービングが該チューブボア肩部に対し完全にボトムされたかを検出出来る｛すなわち、正しいチューブ設置、フイーチャ（feature）４参照｝。この設計の主な利点は非破壊的で（例えば、フィッティングの実際の分解／組立直し）、コストの低廉な（フィッティング接続のＸ線解析に対して）代替えを提供することであり、該製品が不適当に設置される可能性を減じる。
【００４１】
図５−７に示す手持ち式ツール（hand-held tool）は図８に示す様に正しい幾何学的プルアップを検証し（ナットからボデイ間のギャップをゲージ測定することにより指でしっかり締めたものを１と１／４回転回す）、チュービングがチューブボア肩部に対し完全にボトムされたかを検出する。更に、ツールの使用は該フィッティングが分解されることてを要求せず、それによりＸ線機器の使用を除去する。該ツールのチューブ把持部分は該ナットからボデイまでのギャップをゲージ測定することにより幾何学的プルアップの正しさを検証する。該ナットからボデイまでのギャップは該ナット、フエルール、そしてフィッティングボデイに課された厳しい許容差の重要寸法により不動に保持される。この特徴は、該ツールが、要求された”ナットからボデイまで”のギャップが到達された時該ナットとフィッティングボデイとの間内に嵌合出来ないように設計される。この様であるから、該ツールは、その開示が引用によりここに完全に組み入れられる特許文献２で開示される様に、従来のギャップゲージとして作用する。該ツールの後端は該チュービングが該チューブボア肩部に対し完全にボトムされ、該フィッティングボデイ内部に配置されたか、を検出する（すなわち、正しいチューブ設置）。１つ以上の超音波センサーと、進んだ数学的ソフトウエアを埋め込まれたマイクロプロセサーと、を使用して、該ツールは該フィッティングボデイと部品の重要な内部的特徴を選択的に走査出来て、該チュービングが正しく設置されたかどうかを、可聴的に又は可視的に、ユーザーに知らせる。該ツールは上記説明の方法の何れかを用いてフィッティングを走査してもよい。
【００４２】
本発明が好ましい実施例を参照して説明された。この明細書を読み、理解した時他への変型と変更が生じるであろう。全てのこの様な変型と変更とはそれらが付属する請求項又はその均等物の範囲内に入る限りそれらを含むよう意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】半分の図面の、長手方向断面で図解され、本発明が一緒に使われても良い、例示的流体カップリングとしての、従来技術の２フエルール式のフレアレス（flareless）チューブフィッティングである。
【図２】流体カップリング組立体と本発明の立面図である。
【図３】本発明の解析器の機能的ブロック線図である。
【図４】本発明のもう１つの側面による超音波変換器配置用のオプション構成の端面図である。
【図５】代わりの実施例であり、源及び／又は解析器が、ギャプゲージの様な、手持ち式ツールに集積化されている。
【図６】フィッティングネック（fitting neck）を通して実施された図５に示すツールである。
【図７】チューブ及びナットを通して実施された図６に示すツールである。
【図８】フィッティングの組立体であり、図５のツールが実施され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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