(57)【要約】電子応力監視デバイス（１）が提供され、これは、応力履歴ユニットが接続される構造（２）が受けた応力の測定値を検出かつ記録するように構成され、応力の測定および記録は実質的に同じ場所で起こる。応力監視ユニット（１）はまた、検出された応力の読みを処理して、それが接続される構造（２）内で有意構造事象が起こっているときを決定するようにも構成される。これらの事象を示すデータが応力監視デバイス（１）内で記録される。定期的に応力監視デバイス（１）内に記録されたデータがデータ・リーダ（４）によって得られ、次いでコンピュータ（６）へ後続の解析のために伝送される。
2004502161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置から分離した構造が受けた有意事象を識別するデータを記録するための装置であって、
構造に接続されるように適合されたハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた応力検出手段であって、前記ハウジングが構造に接続されるときの使用において、前記ハウジングが接続される構造が受けた応力を検出するように動作可能である応力検出手段と、
前記応力検出手段によって検出された応力の読みから、有意構造事象が起こっているかどうかを決定するための処理手段と、
決定手段によって決定された有意構造事象を示すデータを記録するための記録手段とを含む装置。
【請求項２】
前記決定手段が、
前記応力検出手段による複数の応力の読みを格納するための格納手段と、
前記格納手段内に格納された応力の読みを処理して、有意構造事象が起こっているかどうかを決定するための処理手段とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記処理手段が、有意構造事象として、最大または最小の検出された応力に関連付けられた読み取りの発生を識別するように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記処理手段が、有意構造事象として、検出された応力が実質的に一定である期間を識別するように構成される、請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記応力検出手段がフィルタリング手段をさらに含み、前記フィルタリング手段が応力の読みとして、先の応力の読みとは少なくとも所定のしきい値だけ異なるように決定された、前記応力検出手段によって得られた読み取りを出力するように構成される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
クロック手段をさらに含み、前記記録手段が、前記決定手段によって決定された前記有意構造事象の相対的タイミングを記録するように構成される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記記録手段が、有意構造事象を識別するデータとして、前記決定手段によって決定された前記有意構造事象の結果となる、前記応力検出手段によって得られた応力の読みを記録するように構成される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
期間について記録された読み取りについて計算された平均を決定するための計算手段をさらに含み、前記記録手段が、前記計算された平均を識別するデータを格納するように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記応力検出手段が、前記装置から分離した構造の応力を複数の異なる方向において検出するように適合され、前記計算手段が、前記複数の方向について検出された平均応力の比率を計算するように構成され、前記記録手段が、前記比率を示すデータを記録するように構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記メモリ内に記録されたデータを出力するための出力手段をさらに含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記ハウジングが前記装置の残りを含むように構成される、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
装置から分離した構造が受けた応力の測定値を得るための装置であって、
空洞を規定するハウジングと、
前記空洞内に含まれた電子応力検出手段であって、前記空洞にわたって伸びる構造の応力における変動を検出するように適合される応力検出手段と、
前記空洞内に提供された、前記応力検出手段によって検出された複数の応力の読みを記録するための記録手段と、
前記空洞内に提供された、検出された応力における変動を、前記記録手段による記録のために転送するための伝導手段とを含む装置。
【請求項１３】
検出された応力における変動を、前記記録手段によって記録される前に処理するための処理手段をさらに含み、前記処理手段が、前記伝導手段から受信された、検出された応力における変動を増幅するように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
実質的に、添付の図面を参照して本明細書に記載されたように応力を監視するための装置。
【請求項１５】
構造が受けた有意構造事象を識別するデータを記録する方法であって、
構造における応力を検出するための電子応力検出手段を提供するステップと、
得られた応力の読みを処理するための処理手段を提供するステップと、
応力の読みを、前記電子応力検出手段を利用して得るステップと、
前記読み取りを前記処理手段に転送して前記読み取りを処理して、有意構造事象が起こっているかどうかを決定するステップと、
決定された有意構造事象を示すデータを記録するステップとを含み、前記処理手段および前記応力検出手段が実質的に同じ場所に提供される方法。
【請求項１６】
構造が受けた応力を記録する方法であって、
構造が受けた応力を検出するための電子応力検出手段を提供するステップと、
前記応力検出手段によって得られた読み取りを記録するための記録手段を提供するステップと、
応力の読みを、前記電子応力検出手段を利用して得るステップと、
前記読み取りを、前記記録手段を利用して記録するステップとを含み、前記記録手段および前記応力検出手段が実質的に同じ場所に提供される方法。
【請求項１７】
実質的に、添付の図面を参照して本明細書に記載されたように、構造が受けた応力を検出かつ記録する方法。
【請求項１８】
装置から分離した構造が受けた応力の測定値を得るための装置であって、
空洞を規定するハウジングであって、構造への接続のために適合され、その中に、前記ハウジングの外部と前記空洞の間の通信を可能にする穴を設けているハウジングと、
前記穴に取り付けられた電子応力検出手段であって、前記ハウジングが構造に接続されるとき、前記構造が受けた応力における変化を検出するように構成される電子応力検出手段と、
前記ハウジングの前記空洞内に含まれ、前記電子応力検出手段によって検出された応力の測定値を受信かつ処理するための処理手段とを含む装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本願は、構造疲労を測定して、構造が受けた応力および歪みの電子記録を生成するための方法および装置に関する。本発明の実施形態は、構造上有意な事象を監視かつ記録して、構成要素の構造完全性を決定できるようにする装置に関する。
【０００２】
工学構成要素が単一の負荷の適用によって破損することはめったにない。通常、加えられた負荷に対するバルク静的材料耐性は適度によく理解されており、構成要素は設計負荷を含めるように設計される。加えて、大抵の設計は安全性の要素を組み込んで不測の事象を説明するようにし、これには加えられる負荷の大きさの過小評価および材料強度の過大評価が含まれる。したがって、工学構成要素の大多数は複数の進行性の破損メカニズムの組み合わせによって破損し、これは構造材料が有する、加えられた応力に弾力的に抵抗する能力に影響を及ぼす。構造材料の進行性の低下を含む大多数の場合では、疲労という用語が頻繁に使用される。
【０００３】
疲労は、単一の適用において破損を引き起こすであろう大きさに決して達しない、変動する負荷の下の、材料の構造的劣化として規定することができる。これは進行性の現象であり、疲労破損状態に達するまでに要する時間が直接、局所応力／歪みの振動および構造上有意的な事象の大きさおよび数に関係する。疲労に帰する多数の異なるメカニズムがあるが、すべてが、加えられた負荷の性質に対してある関係を有する。
【０００４】
疲労プロセスが２つの異なる段階からなるという、一般的な容認がある。第１の段階は疲労亀裂発生である。これは、材料が周期的に応力を受け、明らかな連続体として反応する期間、すなわち、応力を加えることで材料の均一性にダメージを引き起こしているという肉眼的な形跡がない期間である。しかし、実際には、応力／歪みの周期がしきい値の大きさを上回った場合、マイクロメカニズムが材料の構造における肉眼的な不連続性の生成に寄与し、これらが頻繁に増大して疲労亀裂になることが知られている。
【０００５】
疲労プロセスの第２の段階は疲労亀裂伝播である。これは、亀裂のサイズが、荷重の性質、亀裂が増大する材料、および亀裂がさらされる環境に応じて変化する率で増大する期間である。最後に、亀裂が臨界サイズに達するとき、構成要素が相対的に短い期間で破損するようになる。
【０００６】
構造完全性の管理は、構造の有効寿命中に構造に適用された品質保証の拡張である。構造がそれに対して判断される、基礎をなすチェックは、それが目的に適当であるかどうかであり、すなわち、ある程度のダメージおよび／または負荷の増大を許容することはできるが、構造が継続的あるいは定期的に、それが設計された目的のタスクを安全に行うためのその能力について評価されなければならない。
【０００７】
疲労亀裂伝播は相対的に監視しやすく（よって、多数の商用亀裂検査計器が入手可能である）、これは亀裂の肉眼的な性質のためである。亀裂／きずが検出された後、これを相対的、正確に測定することができ、線形弾性破壊力学解析を適用して、亀裂が臨界サイズに発展するまでの時間を理解することができる。これは一般降伏および破壊解析を使用して決定される。
【０００８】
対照的に、疲労亀裂発生段階中に費やされたダメージの部分を直接測定することができる、入手可能な計器はない。その代わりに、業界は、解析的かつ数値的な予測モデルに基づいた定期的な亀裂の検査に依拠している。これらはすべてのシミュレーションと同様に完全性査定エンジニアの技術および経験に敏感であり、後続の亀裂の発見が検査員の技術および検査方法の性能に依存する。
【０００９】
疲労亀裂発生モニタの欠乏は完全性査定には実際の欠点であり、特に、ある高度に完成された構造構成要素（たとえば、シャフト、スピンドル、ベアリング・ハウジング、ローター・ブレードなど）において、総合的な疲労寿命がしばしば最大９０％の疲労亀裂発生および１０％の疲労亀裂伝播を含む可能性があることを考慮するとき、そうである。
【００１０】
航空機の機体の場合、電気歪みゲージを設けて、航空機が受けた歪みにおける変動を測定することが知られている。いくつかの歪みゲージによって航空機の様々な位置で生成された信号が次いで中央記録デバイスに送り込まれ、そこで信号がデジタル化され、信号の表現が磁気テープ上に記録される。米国特許出願第４３３６５９５号では、歪みデータを得ることと、その後続の解釈の間に生じた遅延が望ましくないことが認識されており、したがって、検出された信号が単に記録されるのではなく、航空機に搭載されたコンピュータ内で自動処理されるべきであることが提案された。
【００１１】
組み込みの監視システムのさらなる実施例が、米国特許出願第５５３１１２２号に開示されている。これはトラックのための監視システムを開示しており、ショック・アブソーバにおけるオイル・サスペンション・ストラット内の圧力が監視されるものである。しかし、米国特許出願第４３３６５９５号および米国特許出願第５５３１１２２号は監視システムの実施例であるが、米国特許出願第４３３６５９５号のシステムも、米国特許出願第５５３１１２２号に記載されたシステムも、様々な異なる構造を監視するための用途に適切ではない。
【００１２】
応力測定値を自動処理するためのデバイスの一実施例が、欧州特許第０８５６８１７号に開示されている。これは、歪みゲージ・ポートを介して外部歪みゲージに接続することができるデバイスを開示している。外部歪みゲージからの読み取りが次いで、レイン・フロー解析を利用して自動処理されて、疲労を示す値のセットが得られる。
【００１３】
本発明の一態様によれば、装置が接続される構造が受けた歪みを検出かつ記録するための装置が提供され、前記装置は、
一端で開いているハウジングと、
固定されるように、かつ、装置が接続される構造が受けた歪みを測定するように構成された歪みゲージと、
前記歪みゲージによる歪みの測定値を格納するための電子データ格納手段と、
前記歪みゲージからの歪みの測定値を前記データ格納手段に転送するための配線手段とを含み、
前記歪みゲージにおいて、前記配線手段および前記電子データ格納手段がすべて前記ハウジング内に含まれることを特徴とする。
【００１４】
本発明のこの態様によれば、元の場所に歪み検出器のみを含むのではなく、歪み検出器と実質的に同じ位置に位置する、そこからデータを記録／格納するための手段も含むデバイスが提供される。これは、高度に忠実な信号の記録を将来の解析のために行うことができることを意味する。歪み検出デバイスとデータ記憶装置の間の配線の距離および長さを最小にすることによって信号の劣化を低減することが可能であり、これは温度、電気的な電磁干渉を、歪みゲージとデータ格納システムの間の信号の伝送から除くことによって行う。誤差の源をなくすことによって、構造が受けた歪みの改善された記録を得ることができる。
【００１５】
本発明のさらなる態様によれば、装置が接続される構造にかけられた歪みを記録するためのデバイスが提供され、前記装置は、
一端で開いているハウジングと、
前記ハウジング内に取り付けられ、装置が接続される構造にかけられた歪みを検出するための歪み検出手段と、
前記ハウジング内に取り付けられたデータ格納手段であって、前記歪み検出手段によって検出された歪みを示すデータを格納するように構成されるデータ格納手段とを含み、
前記歪み検出手段によって検出された前記歪み、および前記データ格納手段に格納されたデータから、有意構造事象が起こっているときを決定するための決定手段をさらに含み、前記データ格納手段が、前記決定手段によって決定された有意構造事象を示すデータを記録するように構成されることを特徴とする。
【００１６】
出願人は、構造が受けた応力を測定するための実験用装置が存在するが、このような実験用装置が主として精度の高い応力および歪みの測定値を得ることを目的とすることを理解している。しかし、このような精度の高さは、構成要素の構造完全性における応力の長期の効果の決定において必要ではなく、これはデータの多くが不必要であり、精度の高い応力の読みは必要とされないからである。したがって、本発明のこの態様によれば、測定された応力読み取りから、構成要素の構造的使用の程度を決定するための手段が提供される。これは、有意構造事象が起こっているかどうかを決定すること、およびこのような事象が起こるときにのみデータを記録することによって達成される。このようにして、周期的な硬化および軟化の結果となる応力の記録、可変振幅循環による負荷相互作用効果、個々の構造についてのコアキシングおよび休止期間などを決定することができる。したがって、構成要素の使用の量を測定することができる。
【００１７】
出願人はさらに、構成要素または構造の寿命全体を通じて応力を読み取りかつ記録するための装置を提供することによって、デバイスまたは構造内の疲労を、特に亀裂発生段階中に監視することができる手段が提供されることを理解している。構造の寿命全体を通じて応力を測定かつ読み取るために、構造の寿命全体について監視かつ記録するために十分な電力を供給する電源も提供されなければならない。これは、たとえば太陽電池板など再生可能な電源を提供すること、または別法として、電力消費を最小限にして、バッテリなど非再生可能な電源を、監視中の構造の実質的な寿命について装置に供給できるようにする方法で、測定手段および記録手段を構成することによって達成することができる。
【００１８】
本発明のさらなる態様および実施形態は、以下の記載および図面を参照して明らかになるであろう。
【００１９】
図１は本発明の第１の実施形態の概略図である。本発明のこの実施形態による応力監視デバイス１は、ドリル・ストリング２にかけられた応力および歪みを監視するように構成され、ドリル・ストリング２は、石油およびガス掘削装置の一部として岩盤を切り開くためのドリル・ビット（図１に図示せず）を回転されるために使用される。
【００２０】
本発明のこの実施形態によれば、応力監視デバイス１がドリル・ストリング２の表面に接続され、ドリル・ストリング２の応力が監視される。次いで、ドリル・ストリング２および応力監視デバイス１が表面硬化３によって覆われ、これは、ドリル・ストリング２の使用中に応力監視デバイス１がダメージを受けないように保護するように動作する。
【００２１】
配置された後、応力監視デバイス１が、ドリル・ストリング２にかけられた応力および歪みを継続的に監視かつ記録する。応力監視デバイスによって検出された有意構造事象を示すデータが、応力監視デバイス１のメモリ（図１に図示せず）内に記録される。
【００２２】
定期的に、ドリル・ストリングが表面に戻されるとき、応力監視デバイス１がデータ・リーダ４によって問合せられ、これは応力監視デバイス１のメモリ内からデータ・リーダ４に、無線リンク５を用いてデータをダウンロードするように構成される。したがってこのようにして、応力監視デバイス１によって記録されたデータに、応力監視デバイス１をドリル・ストリング２から除去するか、あるいは応力監視デバイスを保護する表面硬化３を除去することなく、アクセスすることができる。
【００２３】
応力監視デバイス１のメモリからのデータがデータ・リーダ４にコピーされているとき、このデータをさらにコンピュータ６へデータ・リーダ４から、第２の無線リンク７によって転送することができ、そこで、応力監視デバイス１によって記録されたデータがさらなる解析を受けることができる。
【００２４】
ドリル・ストリング２が受けた応力を継続に監視するために構成される応力監視デバイス１を提供することによって、疲労亀裂発生の監視を可能にするための手段が提供される。詳細には、本発明のこの実施形態によれば、応力監視デバイス１が、地下で使用されたドリル・ストリング２における応力を監視するために提供され、応力の記録を格納するメモリを提供することによって、ドリル・ストリングが地下にあるとき、応力監視デバイス１との通信が困難であるためにデータをデータ・リーダ４によって定期的にしか得ることができなくとも、ドリル・ストリング２のユーザ中で応力の記録を得るための手段が提供される。ドリル・ストリングの使用を、監視された応力に基づいて中断することによって、したがって掘削動作中のドリル・ストリングのダウン・ホール破損を回避することができる。
【００２５】
本発明のこの実施形態による応力監視デバイス１の物理構造をこのとき図２および３を参照して記載し、図２は本発明のこの実施形態による応力監視デバイスの概略的斜視図であり、図３は応力監視デバイス１の断面図である。
【００２６】
本発明のこの実施形態によれば、応力監視デバイス１が６０×８０ｍｍの長方形のプレート１０を含み、これは１０×２０ｍｍの長方形の穴１１を中央に有する。この実施形態では、長方形のプレートが１５ｍｍの厚さの真鍮のプレートである。しかし、他の実施形態では、たとえばプラスチック、アルミニウムなど、相対的に強く成形することができるいかなる適切な材料も使用できることは理解されよう。この長方形のプレート１０が、エポキシ樹脂によってドリル・ストリング２の表面に接着される。長方形のプレート１０の４隅にネジ穴１２が設けられ、これは、カバー１６を長方形のプレート１０に固定するためのネジ１４を受け入れるように構成される。
【００２７】
この実施形態では、カバー１６が６０×８０ｍｍの長方形の硬質プラスチック製のカバーを含み、その表面に半卵形のドームを設けており、これが長方形のプレート１０の中央の上面から２４ｍｍの距離まで立ち上り、それによりカバー１６のドームと長方形のプレート１０の上面の間の空洞２０を規定する。ドームによって占有されていないカバー１６の４隅が伸びてフランジを形成し、各フランジがその中にさらにネジ穴２２を設けており、これをネジ１４が通過してカバー１６の位置をプレート１０に相対的に固定する。長方形のプレート１０をドリル・ストリング２の表面に接着し、次いでカバー１６をプレート１０に、ネジ１４をネジ穴１２、２２に挿入することによって接着することによって、カバー１６をドリル・ストリング２へ、穴をドリル・ストリング２自体に掘ることなく、したがってドリル・ストリング２の構造完全性に影響を及ぼすことなく固定するための手段が提供される。
【００２８】
長方形のプレート１０の穴１１内に設けられたものが、第１の電子歪みゲージ２２および第２の電子歪みゲージ２４であり、これらは従来の電子ロゼット歪みゲージを含み、これらがそれぞれ３つの方向における歪みを、ロゼット内のワイヤの引張により生じる抵抗における変化に基づいて測定するように構成される。第１の歪みゲージ２２がドリル・ストリング２の表面に接着され、第１の歪みゲージ２２の電気抵抗がドリル・ストリング２にかけられた応力および歪みに従って変動するようにされる。本発明のこの実施形態では、第２の歪みゲージ２４が、温度における変化など、環境の変化を測定するように構成され、これが結果として歪みゲージ２２、２４からの読み取りにおける変動となる。したがって、第２の歪みゲージ２４が耐力構造の表面に固定されるのではなく、その代わりにドリル・ストリング２が製造される元の材料に対応する材料の非耐力ホイル２５に固定される。したがってこのようにして、かけられた応力以外の環境要因からのみ生じる電気抵抗における変動を、ホイル２５がドリル・ストリング２の材料に類似の方法で膨張かつ収縮するときに決定することができる。第２の歪みゲージ２４による歪みの読み取りにおける変動を、第１の歪みゲージ２２の読み取りから差し引くことによって、ドリル・ストリング２が加えられた負荷によってのみ受けた応力および歪みの記録を得ることができる。第２の歪みセンサ２４をダミーのゲージとして設けることにより、環境要因から生じる抵抗における変動を、著しい処理能力を必要とすることなく決定できるようになり、したがって相対的に少量の電力を達成することが必要となる。
【００２９】
第１の歪みゲージ２２および第２の歪みゲージ２４が処理装置３０に接続され、これはカバー１６のドームおよび長方形のプレート１０の上面によって規定された空洞２０内に、ワイヤ３２、３４を用いて設けられる。この実施形態では、これらのワイヤ３２、３４が、歪みゲージ２２、２４から処理装置３０まで約２０ｍｍの距離だけ伸びる。
【００３０】
処理装置３０を、カバー１６および長方形のプレート１０によって規定されたハウジング内に設けることにより、歪みゲージ２２、２４から得られたデータを実質的に元の場所に記録することができる手段も提供される。これにより、応力監視デバイス１を展開して、回転あるいは移動するドリル・ストリング２などの構造が受けた歪みを測定することができ、これは、歪みゲージ２２、２４に相対的な処理装置３０の有意的に相対的な移動が生じないからである。
【００３１】
ワイヤ３２、３４は、電流を歪みゲージ２２、２４から処理装置３０に転送するように構成される。歪みゲージ２２、２４のそれぞれについて、応力が監視される３つの方向に垂直に構成された配線を含む３つの各回路における抵抗の小さい変動を、次いで回路における電流の変動から決定することができる。その中で電流が測定される回路は、歪みゲージ２２、２４の測定配線、および歪みゲージ２２、２４を処理装置３０に接続するワイヤ３２、３４を含む。これらの回路における抵抗は、第１の歪みゲージ２２のワイヤの場合、温度における変化などの環境要因により、かつ負荷をドリル・ストリング２に加えることによる引張により変動する。第２の歪みゲージ２４の場合、これが耐力表面に接着されないので、第２の歪みゲージ２４のワイヤにおける抵抗の変動は環境要因のみによる。
【００３２】
次いで、これらの抵抗の測定値を、ドリル・ストリング２が受けた歪みの測定値に変換することができ、これについては以下で詳細に記載する。
【００３３】
出願人は、歪みの測定値を決定するために使用された抵抗における変動が小さいので、歪みゲージ２２、２４を処理装置３０に接続する配線３２、３４の抵抗における変動が、歪みゲージから得られた歪みの読み取りにおける誤差の有意な原因になる可能性があることを理解している。詳細には、電気歪みゲージ２２、２４による歪みの測定値が歪みゲージ２２、２４における抵抗の非常に小さい変化、たとえば１２０Ωの抵抗の歪みゲージにおいて約２０ｍΩの変化のみを引き起こすので、抵抗において比較可能な変化を、歪みゲージ２２、２４を処理装置に接続する配線３２、３４の熱膨張または振動の結果として生成することもできる。したがって、これらの誤差を最小にするために、歪みゲージ２２、２４を処理装置３０に接続するワイヤ３２、３４のこれらの長さが可能な限り短くされて、歪みゲージ２２、２４によって生成された信号が処理装置３０によって増幅される前に誤差が最小限にされる。さらに、これらのワイヤ３２、３４が、カバー１６のドームによって、かつしたがって、カバー１６および表面硬化３によって外部環境における変動から保護されたある範囲に規定された空洞２０内に含まれる。
【００３４】
図４は、第１の歪みセンサ２２および第２の歪みセンサ２４に、それぞれ短い長さのワイヤ３２および３４によって接続された処理装置３０のブロック図である。
【００３５】
本発明のこの実施形態では、処理装置３０がマルチプレクサ４０を含み、これが、第１の歪みセンサ２２および第２の歪みセンサ２４に接続されたワイヤ３２および３４に接続される。処理装置３０はまたアナログ／デジタル・コンバータ４２も含み、これがマルチプレクサ４０、プロセッサ４４、メモリ４６、バッテリ４８、クロック５０、一時データ・ストア５２および受信器／送信器５４に接続される。
【００３６】
プロセッサ４４はアナログ／デジタル・コンバータ４２に接続されることに加えて、メモリ４６、処理装置３０に電力供給するためのバッテリ４８、クロック５０、一時データ・ストア５２および受信器送信器５４にも接続される。
【００３７】
マルチプレクサ４０は、第１の歪みセンサ２２および第２の歪みセンサ２４からの信号を同時に受信するように構成される。マルチプレクサ４０は、第１の歪みセンサ２２および第２の歪みセンサ２４から受信された同時読み取りを６つの別々の信号に変換し、これらは歪みセンサ２２、２４の３つの各回路における電流の測定値であり、これらが次いで、マルチプレクサに接続されたアナログ・デジタル・コンバータ４２に渡される。アナログ・デジタル・コンバータ４２が、マルチプレクサ４０によって出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、これらが次いで、アナログ・デジタル・コンバータ４２に接続されたプロセッサ４４に渡される。
【００３８】
プロセッサ４４は、アナログ・デジタル・コンバータ４２によって出力された信号を、データ・ストア５２内に格納する前に増幅するように構成される。プロセッサ４４はまた、一時データ・ストア５２内のデータ、およびアナログ・デジタル・コンバータ４２から受信かつ増幅された信号から、構造上有意な事象が起こっているかどうかを決定するようにも構成される。以下で詳細に記載するように、このような事象が起こっていると決定されているとき、事象およびそれが起こった時間を示すデータがメモリ４６に格納される。
【００３９】
この実施形態におけるデータ・ストア５２は、プロセッサによって有意構造事象が起こっているかどうかを決定するために使用されたデータを格納するように構成される。したがって、データ・ストア５２はデータを短い期間について格納するように構成され、その間にデータの有意性を査定することができる。メモリ４６は対照的に長い期間のデータ・ストアであり、これは、応力監視デバイスが接続される構造が受けた有意構造事象の永続的記録を提供するように意図される。この実施形態におけるメモリ４６はフラッシュＲＡＭを含み、これによりデータをメモリ４６から、メモリ４６の処理に干渉することなく読み出すことができる。
【００４０】
送信器／受信器５４は、無線メッセージをデータ・リーダ４から受信するように構成される。これが起こるとき、送信器／受信器５４が信号をプロセッサ４４に渡し、これが次いでプロセッサ４４にデータをメモリ４６から検索させ、これが次いで無線信号として送信器受信器５４によってデータ・リーダ４へ送信される。したがってこのようにして、メモリ４６の内容をデータ・リーダ４のメモリに、後続の解析のためにコピーすることができる。
【００４１】
本発明のこの実施形態による、処理装置３０におけるプロセッサ４４による信号の処理をこのとき図５を参照して記載する。
【００４２】
図５は、本発明のこの実施形態によるプロセッサ４４の処理の流れ図である。定期的に、たとえば１．５ミリ秒毎に、プロセッサ４４が、アナログ・デジタル・コンバータ４２から得られた信号を処理する。本発明のこの実施形態におけるアナログ・デジタル・コンバータ４２からの信号は４つの信号を含み、第１の歪みセンサからの３つの信号は、歪みセンサ２２からの３つの方向における歪みの読み取り対応し、１つの信号は、第２の歪みセンサ２４からの１つの読み取りに対応する。プロセッサ４４がこれらの４つの信号をアナログ／デジタル・コンバータ４２から得るとき、プロセッサ４４が最初に（ｓ１）これらの信号を５，０００倍にデジタルで増幅する。
【００４３】
次いで（ｓ２）プロセッサ４４が、第１の歪みセンサ２２からの読み取りが得られた３つの方向についての増幅された信号から、第２の歪みセンサ２４によって得られた読み取りを差し引く。
【００４４】
第１の歪みセンサ２２のみがドリル・ストリング２の表面に接着されるので、第１の歪みセンサ２２のみが、ドリル・ストリング２にかけられた応力および歪みによって影響される。したがって、第２の歪みセンサ２４からの読み取りにおけるいかなる変動も、応力監視デバイス１が受ける温度における変動など、環境要因によってのみ生じる。したがって、第２の歪みセンサ２４からの読み取りを、第１の歪みセンサ２２の読み取りから差し引くことによって、３つの異なる方向においてドリル・ストリング２にかけられた応力についての３つの値のセットが得られ、これは環境要因による影響を受けないものである。
【００４５】
第１の歪みセンサ２２についての読み取りが、第２の歪みセンサ２４から対応する読み取りを差し引くことによって修正された後、次いで（ｓ３）プロセッサ４４が、３つの各読み取りについて、各読み取りと先にデータ・ストア５２内に格納された対応する読み取りの間の差が雑音のしきい値を超えるかどうかを決定する。環境要因を説明するように修正された、歪みセンサ２２の読み取りがすべて実質的に、先にデータ・ストア５２に格納された値に等しい場合、これは、ドリル・ストリング２にかけられた応力が、先に応力の決定が行われたときから有意的に変動していないことを示す。歪みセンサの読み取りをこのようにフィルタリングすることによって、たとえばワイヤ３２、３４における振動により生じる小さい誤差は、ドリル・ストリング２に影響を及ぼす事象として記録されない。
【００４６】
第１の歪みセンサからのすべての読み取りが、先にデータ・ストア５２に格納されたものに実質的に対応する場合、次の信号がアナログ・デジタル・コンバータ４２から受信されるまで、さらなる動作がプロセッサ４４によってとられない。
【００４７】
しかし、歪みセンサ２２からの読み取りがしきい値の量より大きい量だけ変動する場合、次いで（ｓ４）新しいセットの読み取りがデータ・ストア５２内に、プロセッサ４４が歪みセンサ２２からの読み取りを得た時間についてクロック５０によって示された時間を示すデータと共に格納され、最後の読み取りの前に、その読み取りの以前にデータ・ストア５２内に格納された読み取りに対応する値が上書きされる。したがってこのようにして、データ・ストア５２がその中に、雑音のしきい値より大きい量だけ互いに異なる３つの連続的な読み取りについての環境要因を説明するように増幅かつ修正された、第１の歪みセンサ２２からの３つの読み取りのセットを格納しており、３つの読み取りの各セットは、ドリル・ストリング２内の３つの異なる方向における歪みを示す３つの値を含む。
【００４８】
次いで（ｓ５）プロセッサ４４が、データ・ストア５２内に格納されたデータが、ドリル・ストリング２にかけられた歪みが最大または最小のいずれかに達していることを示すかどうかを決定する（ｓ５）。これは、プロセッサ４４が、特定の方向における応力の測定値に対応する各値について、特定の方向についてデータ・ストア５２内に格納された３つの読み取りの中間に対応する値が、その方向における応力についての他の２つの読み取りの両方より大きいあるいは小さいかどうかを決定することによって達成される。これがそうである場合、次いで（ｓ６）プロセッサ４４が、第１の歪みセンサ２２によって３つの方向において検出された歪みについての３つの値を含む中間の読み取りに対応するデータ、および、値が測定されたクロック５０上の時間に対応する時間データをメモリ４６に格納する。次いで、プロセッサ４４の処理が、プロセッサ４４によってアナログ・デジタル・コンバータから受信された次の信号が処理されるまで、終了する。
【００４９】
したがってこのようにして、最大の圧縮または伸張を示す、ドリル・ストリング２にかけられた歪みを示すデータがメモリ４６内に、このような膨張および圧縮が起こった時間と共に記録される。このデータが、データ・リーダ４を使用して読み出されるとき、次いでデータを従来の方法でレイン・フローまたはレンジ・ペア解析によって処理して、ドリル・ストリング２が受けた負荷シーケンスを識別することができ、そこからドリル・ストリング２が受けた疲労を決定することができる。読み取りから計算された疲労がしきい値を超えているとき、ドリル・ストリング２の使用を中断させて、ダウン・ホール破損がドリル・ストリング２の構造上の破損の結果として生じないように保証することができる。
【００５０】
本発明の第２の実施形態をこのとき図６を参照して記載する。本発明の第１の実施形態では応力監視デバイスを記載し、これは監視デバイス１に接続されたデバイスにかけられた最大および最小の応力を記録するように構成されるものである。本発明のこの実施形態では、最大および最小の応力の期間を含む有意構造事象を記録することに加えて、この実施形態による監視デバイス１はまた、これが接続されるデバイスに外部構造応力が加えられないときの休止期間を示すデータを記録するようにも構成される。
【００５１】
本発明のこの実施形態における応力監視デバイス１は、第１の実施形態に関連して記載したものと等しいが、ただしプロセッサ４４が、アナログ・デジタル・コンバータ４２から受信されたデータを、図６を参照して以下に記載する方法で処理するように構成される。
【００５２】
図６は、本発明の第２の実施形態によるプロセッサ４４の流れ図である。本発明のこの実施形態によるプロセッサ４４の処理は、第１の実施形態に関連して記載したものと等しく、これをここでは繰り返さないが、ただし（ｓ３）のとき、プロセッサが、第２の歪みセンサ２４からの対応する読み取りを差し引くことによって修正された、第１の歪みセンサ２２からの読み取りが、データ・ストア５２内に格納された対応する読み取りに実質的に対応すると決定されることを決定する。
【００５３】
この実施形態では、これが起こるとき、プロセッサ４４が次いで（ｓ７）休止期間が起こっているかどうかを、クロック５０上の現在時間を、メモリ４６内に記録された歪みの最後に記録された測定値に関連付けられた時間と比較することによって決定する（ｓ７）。クロック５０上の読み取りと、メモリ４６内に最後に記録された読み取りの間の時間差が所定のしきい値を上回る場合、これは、応力監視デバイス１が接続されるデバイス内の構造応力における変動が、このあらかじめ設定されたしきい値より大きい期間について起こっていないことを示し、次いで、休止期間の長さを示すデータがデータ・ストア５２内に格納される（ｓ８）。
【００５４】
データがデータ・ストア５２に格納されたか（ｓ８）、あるいはプロセッサ４４が、休止期間が起こっていないと決定した後（ｓ７）、次いでプロセッサ４４の処理が終了する。
【００５５】
転換点に対応すると決定された応力における変動（ｓ５）が検出されるとき、プロセッサ４４が、この読み取りに対応するデータ、およびメモリ内のデータ・ストア５２内に記録された先の休止期間の時間の長さを識別するデータを格納する。次いで、データ・ストア５２内の休止期間データがゼロに設定される。
【００５６】
したがってこのようにして、メモリ４６内に、応力監視デバイス１が接続されるデバイスにかけられた最大および最小の応力を識別するデータを格納しておくことに加えて、メモリ４６はまたその中に、応力における変動が起こらない期間の発生の期間および時間を識別するデータも格納している。次いで、このデータをメモリ４６から、第１の実施形態に関連して記載したものと同じ方法で読み出すことができる。
【００５７】
本発明の第３の実施形態を以下に記載する。本発明の先の２つの実施形態では、応力監視デバイス１を記載し、これは、応力監視デバイス１が接続されるデバイスまたは構成要素にかけられた最大および最小の応力を示すデータを記録するように構成される。デバイスまたは構成要素にかけられる応力の有用な記録を提供するが、いくつかの応用例、詳細には、応力が頻繁に変動するか、あるいは応力が長期間にわたって監視される応用例では、大量のデータを格納する必要性により問題が生じる可能性がある。
【００５８】
したがって、本発明のこの実施形態によれば、第１の実施形態に記載したようなデータの処理および記録に加えて、この実施形態では、定期的に、応力監視デバイス１のメモリ４６内に格納されたデータ自体が、格納される処理の結果により処理され、同時にメモリ４６において応力監視デバイス１によって得られた実際のデータを次いで上書きすることができる。
【００５９】
本発明のための応用例は、デバイスおよび構成要素の長期の構造監視について、構成要素およびデバイス内で疲労から生じる変化が、構成要素またはデバイスが加えられた負荷に反応する方法における変動を起こすことを理解している。詳細には、デバイスまたは構成要素の一部が応力を加えられる方法における長期の変動が、応力が測定中であるところから遠く離れたデバイスまたは構成要素の一部における亀裂の生成を示すことができる。
【００６０】
したがって、本発明のこの実施形態によれば、あらかじめ設定された測定の期間がメモリ４６内に格納された後、この実施形態によるプロセッサ４４が、応力がなおロゼット歪みセンサ２２によって監視される３つの方向についての読み取りの平均比率を決定する。次いで、これらの計算された比率がメモリ４６内に格納される。次いで、プロセッサ４４が進行して、先に記録された、メモリ４６内に格納された、対応するあらかじめ設定された期間についての最大および最小の応力の測定値を上書きし、次いでさらなる比率データが記録される。このサイクルが繰り返され、比率データがメモリ４６内で累積する。データがメモリ４６から読み出されるとき、歪みセンサ２２によって測定された３つの方向における歪みの比率が経時的に変動する方法を次いで決定し、応力監視デバイス１が接続されるデバイスまたは構成要素内の障害および亀裂の生成を計算できるようにすることができる。
【００６１】
上に記載した実施形態では、３つの方向において測定された応力の異なる平均比率のうちの比率が、最大および最小の応力の読みが格納される各期間について記録されるものとして記載された装置を記載した。データを格納するためのメモリ要件をさらに減らすことができ、これはメモリ４６内に、平均比率が、先の期間についての比率からあらかじめ設定されたしきい値とは異なる期間についての平均比率についてのデータを格納することのみによることは理解されよう。したがってこのようにして、より少ないデータをメモリ４６内に格納することが必要となり、同時に監視中の構成要素またはデバイスが加えられた応力に反応する方法における傾向を決定することができる。
【００６２】
この実施形態では、応力の処理読み取りを参照して、異なる方向において受けた平均応力の比率を識別するデータを得たが、検出された応力の大きさが経時的に変動した方法を識別するデータを生成して、記録された応力監視デバイス１が接続される構成要素またはデバイスが加えられた負荷に対するその反応において異なる方法の記録を提供することもできることは理解されよう。
【００６３】
本発明の第４の実施形態を、このとき図７および８を参照して記載する。図７は、この実施形態による処理装置３０のブロック図である。本発明のこの実施形態は、第１の実施形態に関連して記載したものと等しいが、ただし、処理装置３０が第１の歪みセンサ２２および第２の歪みセンサに接続され、第１の歪みセンサ２２および第２の歪みセンサ２４がロゼット歪みセンサではなく、この実施形態では、処理装置３０が線形歪みセンサ６０へ、かつ温度センサ６２へ接続される。この実施形態による処理装置３０はまた修正もされ、クロックが設けられず、プロセッサ４４が代替プロセッサ６５によって置き換えられ、これは線形歪みセンサ６０および温度センサ６２からの信号を利用するように構成される。
【００６４】
この実施形態では、応力監視ユニットが提供されて、構成要素または構造が単一の方向において受けた応力が監視される。単一の方向における応力を測定するように構成された線形歪みセンサ６０を提供することによって、処理装置３０の処理要件を減らすことができ、これは１つの歪みの測定値のみが処理されるからである。
【００６５】
図８は、本発明のこの実施形態によるプロセッサ６５の処理の流れ図である。第１の実施形態に関連するように、歪みセンサ６０および温度センサ６２からマルチプレクサ４０によって受信された信号が、プロセッサ６５に出力される前にアナログ・デジタル・コンバータ４２へ渡される。次いで（ｓ１１）、線形歪みセンサ６０からの信号がプロセッサ６５によって、第１の実施形態に関連して記載されたものと類似の方法で増幅される。次いで（ｓ１２）プロセッサ６５が、増幅された信号を、温度センサ６２によって示された温度における変動を説明するように修正する。
【００６６】
次いで（ｓ１３）修正された信号が、データ・ストア５２により格納されたデータと比較される。本発明のこの実施形態では、データ・ストアが、プロセッサ６５によって増幅かつ修正された、線形歪みセンサ６０から得られた３つの先の読み取りに対応するデータ、およびメモリ４６に格納された最新の転換点値についての値を格納するようにのみ構成される。最新の読み取りを、データ・ストアに格納されたものと比較するとき、プロセッサ６５は最初に、線形歪みセンサ６０によって得られた現行の読み取りが、データ・ストア５２内に格納された最新の読み取りから、雑音のしきい値より大きい量だけ変動するかどうかを決定する。これがそうである場合、プロセッサ６５が、データ・ストア５２内に格納された最後から２番目の読み取りの前に格納された読み取りを上書きする（ｓ１４）。
【００６７】
次いで、プロセッサ６５が、転換点に達しているかどうかを決定し（ｓ１５）、これは、データ・ストア５２内に格納された３つの読み取りの中間が他の２つの読み取りの両方より大きいあるいは小さいかどうかを決定することによって計算される。これがそうである場合、この中間の読み取りが、データ・ストア５２内に格納された先の転換点値と比較され、中間値とデータ・ストア５２内に格納された転換点値の間の差に対応するサイクル平均および範囲、および、中間値と、データ・ストア５２内に格納された転換点値の間の平均値がそれぞれ計算され、メモリ４６内に格納される（ｓ１６）。次いで、データ・ストア５２の中間値が使用されて、データ・ストア５２内に格納された最新の転換点についての値が上書きされる。次いで、プロセッサ６５の処理が終了し、次の信号がアナログ・デジタル・コンバータ４２から受信される。
【００６８】
本発明の前の実施形態とは対照的に、この実施形態はメモリ６４内に、線形歪みセンサ６０によって測定された周期的な圧縮および伸張の平均および範囲を示すデータのみを記録する。したがって、処理装置３０内に格納されたデータの量を減らすことができる。さらに、この実施形態では、処理装置３０がクロックに電力供給する必要がないので、バッテリ４８によって指図されたユニットの寿命が増す。
【００６９】
本発明の第５の実施形態をこのとき記載する。図９は本発明の第５の実施形態の概略図である。本発明のこの実施形態は、応力監視ユニット１００を含み、これは橋１０２に接続するように構成される。本発明のこの実施形態による応力監視ユニット１００は太陽電池１０４に接続され、これによって電力供給される。応力監視ユニット１００は、橋１０２にかけられた応力を監視し、かつ無線信号を用いてその読み取りを、橋の容易にアクセス可能な部分上に設けられたデータ・ロガ１０６に定期的に伝送するように構成される。データ・ロガ１０６はバックアップ記憶装置を提供し、これは応力監視ユニット１００によって生成されたデータを格納するためのものである。橋が検査されるとき、データ・ロガ１０６内からのデータをポータブル・コンピュータ（図９には図示せず）にダウンロードすることができる。
【００７０】
したがってこのようにして、橋１０２にかけられた応力を容易に測定することができる。詳細には、橋１０２のうち容易にアクセス可能ではない部分にかけられた応力を、容易に測定することができる。太陽電池１０４を設けることにより、応力監視ユニット１００を自家動力にすることができ、それにより応力監視ユニット１００が、それが接続される橋１０２の予想寿命とほぼ同じ持続時間の寿命を有することができる。したがって、応力監視ユニット１００は、橋１０２にかけられた応力を、橋１０２の寿命全体を通じて記録することができる。
【００７１】
図１０は、本発明の第６の実施形態の概略的斜視図である。本発明のこの実施形態では、応力監視ユニット２００が設けられ、これがアクア・ラング２０２に接続される。応力監視ユニット２０２は、アクア・ラング２０２にかけられた応力を監視する。
【００７２】
本発明のこの実施形態では、応力監視ユニット２００がデータ・ポート２０４を備え、これにデータ・レイヤ２０６を、インターフェイス２０８およびインターフェイス・リード線２１０を介して接続させることができる。データ・ロガ２０６のインターフェイス２０８がデータ・ポート２０４に挿入されるとき、これにより応力監視ユニット２００のメモリ内のデータがデータ・ロガ２０６のメモリにコピーされる。本発明のこの実施形態では、応力監視ユニット２００の間の直接通信リンクがインターフェイス２０１およびインターフェイス・リード線２１０によって提供されるので、送信器／受信器が応力監視ユニット２００内で必要とされない。さらに、データをデータ・ロガ２０６のメモリにコピーするために必要とされる電力を、応力監視ユニット２００によってではなくデータ・ロガ２０６自体によって供給することができ、それにより応力監視ユニット２００のバッテリ寿命を延ばすことができる。
【００７３】
本発明のこの実施形態では、潜水時にかけられる応力が一般に、深さにおけるチャージが起こっているとき以外は非常にわずかに変動するので、この実施形態における応力監視ユニット２００は、アクア・ラング２０２内の応力を２秒毎に定期的に決定するように構成される。したがってこのようにして、応力監視ユニット２００によって生成されたデータの量、および必要とされた電力が最小限にされる。
【００７４】
一般に、構造にかけられた応力の測定値を得る頻度を、監視中である構造に適切となるように選択できることは理解されよう。したがって、回転ドリル・ストリングなど、相対的に高速度で回転され、したがって応力において頻繁に大きい変動を受ける構造では、応力が実質的に一定であり経時的にめったに変動しない応用例に相対的により高い頻度の測定が使用される。
【００７５】
前の実施形態では、抵抗における変動に基づいて歪みを測定するように構成された電気歪みゲージを参照したが、他のタイプの歪みゲージを使用できることは理解されよう。詳細には、本発明を、応力および歪みにおける変動を、光ファイバを利用して測定する歪みゲージに適用することができる。
【００７６】
前の実施形態では、データを格納し、次いで格納されたデータのコピーを解析のために定期的に伝送するか、あるいはリクエストに応じてデータを伝送する応力監視ユニットを参照したが、応力を監視中である間にデータを継続的に伝送するように構成された応力監視ユニットを提供できることは理解されよう。
【００７７】
前の実施形態では、応力監視ユニットのメモリ内に格納されたデータを、かけられた応力の最大および最小を示すデータ、または、休止期間の時間および持続時間に関して記載したが、応力監視ユニットによって得られた、応力監視ユニットのメモリ内に格納される読み取りを、ユニットが接続される構造構成要素が受けた応力の長期記録として選択するための、一般にいかなる適切なアルゴリズムも提供できることは理解されよう。
【００７８】
さらに、第３の実施形態に関連して記載したこのような記録された読み取りをさらに定期的に処理して、構成要素またはデバイスが加えられた応力に反応する方法における傾向を識別するデータを生成できることは理解されよう。
【００７９】
本発明のいくつかの実施形態では、データ・ストア５２を、歪みセンサ２２、２４が歪みを検出する各方向について、各方向における歪みについての相対的な読み取りを格納されたオフセットに相対的に示すゼロから２５５までの値を格納するように構成することができる。このようにして、値およびオフセットのみを格納することによって、歪みの読み取りを、相対的にわずかなメモリを利用して格納することができる。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態では、入力インターフェイスを設けて、監視中の構造の材料を識別するデータの入力を可能にすることができる。次いで、このデータをプロセッサ４４によって利用して、事実上その材料の構造の構造完全性に多少なりとも影響を及ぼすであろうしきい値の下の変動に等しくなる、応力および歪みにおける変動をフィルタリングするために使用されるしきい値を変更することができる。したがってこのようにして、監視デバイスを、異なる材料の構造を監視するために適切にすることができる。
【００８１】
前の実施形態では、リーダまたはデータ・ロガに無線リンクを用いて伝送されるデータを参照したが、いかなる適切な伝送手段も使用できることは理解されよう。したがって、たとえば、電磁近接センサまたは赤外線伝送を使用することができる。別法として、直接リンクが応力監視デバイスとデータ・ロガの間に設けられるところでは、光ファイバ・ケーブルを介して送信された電気信号または光信号を使用して、応力監視ユニットのメモリ内に格納されたデータを伝送することができる。
【００８２】
前の実施形態では、記録された応力および歪みの測定値を解析するためのコンピュータから分離した応力監視ユニットが提供される装置を参照した。データを解析するための手段を、応力監視デバイス自体の一部として設けることができ、したがってたとえば、たとえば構造が受けた圧縮および膨張の大きさおよび数を示す、記録された応力のグラフィカルまたは数値の出力を、記録された応力の測定値から計算することができ、かつ、応力監視デバイスの一部として組み込まれた液晶ディスプレイ上に表示することができることは理解されよう。別法として、点滅するライトの形式におけるアラームなど、警告デバイスを応力監視ユニットの一部として設けることができ、このユニットは、所定の量の疲労を構造が受けているときを指示するように構成される。
【００８３】
上に記載した実施形態では、応力における変動を検出するように構成された歪みセンサ２２、２４を記載しており、歪みセンサ２２、２４がプレート１０の同じ穴１１内に設けられるが、ホイル２５における応力を検出するセンサ２４を、ハウジング１６によって規定された空洞２０内に設けることができることは理解されよう。別法として、各センサを、他のセンサを含む穴と通信しない別々の穴に設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による応力監視デバイスの斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による応力監視デバイスの断面図である。
【図４】図３の処理装置のブロック図である。
【図５】図４のプロセッサの処理の流れ図である。
【図６】本発明の第２の実施形態によるプロセッサの処理の流れ図である。
【図７】本発明の第４の実施形態の処理装置のブロック図である。
【図８】図７のプロセッサの処理の流れ図である。
【図９】橋にかけられた応力を測定するように構成された、本発明の第５の実施形態の斜視図である。
【図１０】潜水装置にかけられた応力を測定するように構成された、本発明の第６の実施形態の斜視図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2004502161.tif 000073
2004502161.tif 000074
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