具有传感器的管配件的制作方法

本申请要求享有2015年11月6日提交的第62/251,853号美国临时申请和2015年9月24日提交的第62/232,017号美国临时申请的权益，其全部公开内容以引用方式结合于此。

技术领域

本发明总体涉及用于机械附接和密封管道的流体配件，尤其涉及附接在流体配件上的无线传感器及其使用方法。

背景技术：

一般来说，用于流体管道(比如管状体或输送管)的一类配件，包括在与流体管道松散配合的连接体本体和驱动环，其中驱动环紧靠流体管道的外表面压缩连接体本体和/或使连接体本体变形，从而提供一处或多处密封并提供强的机械连接。

常规地，已经开发了各种物理检查试验用以确认管道上的流体配件是否正确安装。例如，使用各种视觉测试来确保配件正确对齐并定位在管道上。可以进行其他损伤性或非损伤性的测试，如超声测试、X射线或类似的。然而，这些类型的测试通常只在实际安装时有用，并且可能只提供管件被正确安装的间接证据。

此外，这些测试尤其不提供有关配件整个有效使用期的配件状态的连续信息。通常，这些流体配件被用在存在腐蚀性工艺流体或气体(如硫化氢)的苛刻和酸性环境中。例如，在水的存在下的H₂S会对碳钢管道造成腐蚀、开裂或起泡形式的损害。H₂S对钢的影响会导致硫化物应力开裂(SSC)、氢致开裂(HIC)以及腐蚀。二氧化碳在酸性环境中的存在会增加钢的腐蚀速率。它还可以加剧钢的SSC和HIC易损伤性。这些影响会危及流体配件和管道。

提供一种传感器和使用方法将是有利的，该传感器和方法可提有关供流体配件在管道上安装时的配件状态的信息，以及配件整个有效使用期的连续信息。

技术实现要素：

以下所示为本发明实施例的简要概述，其不用于确定重要元件也部用于描述本发明的范围。

一方面，提供了一种机械附接到管道的流体配件，包括具有内表面的耦接体，所述内表面限定了用于在所述耦接体的至少一端处将所述管道容纳其中的孔。环被定位安装在所述耦接体的所述至少一端之上用于将所述耦接体机械附接到所述管道，主密封部形成在所述耦接体的所述内表面上从而与所述管道接合。当所述环借助力被安装在所述耦接体的所述至少一端上时，所述环和所述耦接体向所述主密封部施加足以造成所述环的弹性变形和所述耦接体和所述管道的永久变形的压缩力，从而以非泄露方式将所述管道附接到所述耦接体。电操作传感器装置固定至所述耦接体或所述环中的一者的表面，使得当所述环被安装在所述耦接体上时，响应于所述传感器装置所固定到的所述耦接体或所述环的物理运动而产生电参数。

另一方面，提供了一种将流体配件附接到管道的方法，包括将管道插入所述流体配件的一端从而使得形成在所述流体配件的内部上的主密封部邻近于所述管道的外表面的步骤。该方法还将包括应变计的无线电操作传感器装置附接至所述流体配件的表面的步骤，其中，所述应变计响应于所述流体配件的物理运动而产生电参数。该方法还包括在所述流体配件上施加足以造成所述主密封部相对于所述管道的所述外表面的永久变形的压缩力的步骤，从而以非泄露方式将所述流体配件永久地附接到所述管道。该方法还包括使用RF询问器询问所述无线电操作传感器装置的步骤，以及响应于所述询问从所述电操作传感器装置发送响应于在所述流体配件被永久地附接到所述管道之后的所述流体配件的物理运动而产生的所述电参数的步骤。

应了解，上述一般说明和以下详细描述表示示例或解释性实施例。包含的附图用于提供所述描述实施例的进一步理解，并包含在说明书中并构成说明书的一部分。附图示意出了本发明的各种示例实施例。

附图标记

通过参照附图阅读以下描述，对于本发明所涉及领域的技术人员来说，本发明的前述和其他方面将变得明显，其中：

图1示意性地示出了一个示例流体配件的截面图；

图2示意性地示出了图1的示例配件的端部的截面图，示出了部分安装在内部安置有管道的本体的端部上的环；

图3是类似于图6的截面图，但示出了处于在本体的端部上的完全安装位置的环以及套筒和管道的关联形变；

图4示意性地示出了一种附接有传感器的示例环的局部立体图；

图5是附接有各种示例传感器的示例流体配件的正视图。

具体实施方式

示例性实施例在附图中描述和说明。这些说明的示例不是用于对本发明进行限制。例如，可以在其它实施例中甚至其它类型的设备中使用一个或多个方面。此外，此处使用了某些术语仅为了方便起见，不作为限制。此外，在附图中，使用相同的附图标记来指定相同的元件。

在图1所示的示例中，示例配件10可被用来连接薄壁或厚壁管道，如尺寸在1/4“NPS到4”NPS范围内的这些管道，但是示例配件10也可考虑采用其它管道尺寸。示例配件10包括沿柱状接触区域长度的驱动环14(有时称为“压料环(swage ring)”)、本体12和管道16相互间的预定的过盈比(ratio of interference)。示例配件10可安装在管道16上。耦接体12和驱动环14一起用于将管道体16连接到配件10。各部件大致关于中心轴线或纵向轴线L对称。所示示例是具有两个相对端的配件10，其每一端均被构造成容纳管道体16在其中。相应地，所示示例具有两个驱动环14，但也可以理解为，该配件可以被配置成经由一端仅接收一个管道。各种示例配件在共有的专利号为8,870,237、7,575,257、6,692,040、6,131,964、5,709,418、5,305,510以及5,110,163的美国专利中，它们整体以引用的方式结合于此。

参考图2，显示驱动环14被局部安装或预组装在耦接体12的套筒12b上的安装前位置处。在这个位置处，驱动环扩大段与主密封段邻近但稍微间隔。通过过盈配合，驱动环14可被保持在耦接体12上的安装前位置处并且可以将其在该位置处运至安装前客户，从而便于最后终端用户的使用和安装。

广义而言，在管道或管状体上安装配件10，使与该配件耦接的管道产生永久的、不可逆转的变形，在管道/管状体和配件本体之间提供金属对金属的密封。配件可以包括一个或多个密封部，如主密封部30、内密封部32、外密封部34等中的任何一个。当多个驱动环14被轴向压迫到内部接收有管道段16的相应套筒12a、12b上时，套筒12a、12形成与所述管道或管道段机械连接并密封。压料环或驱动环14在尺寸上适合于环形接收在套筒12a上或沿着套筒12a被轴向压迫，从而迫使密封部30、32、34咬合管道16以将本体12密封和机械连接于管道16。

密封设置意味着密封部的一个或多个齿被压料(swage)或被压迫而与管道16形成变形接触。驱动环在耦接体12上的轴向运动，通过过盈配合，将挤压本体的压缩力施加在管道或管状件的表面上，该挤压首先是弹性的(即非永久)然后是塑性的(即永久)压缩管道壁。这些接触应力高到足以使管道/管状件表面在密封体之下塑性屈服，从而在管道/管状件和耦接体12之间形成360°周向的、永久性的、金属对金属的密封。

当密封部的一个或多个齿完全被迫与管道16形成变形接触(例如，当与密封部30、32、34正对的管道16的外表面17由于被驱动环14的特定段向内压迫而没有进一步的径向运动时)，密封设置被认为是完全的(即，充分设置)。可替代地，密封的充分设置可以定义为当随着驱动环14移动经过密封，驱动环14迫使密封的一个或多个齿深入到管道16中或驱动环14的致动锥变得平坦形成恒定直径的圆筒段。随着密封部30、32、34继续咬入表面，管道16通常应变超过其弹性极限，并且管道16开始产生塑性变形或径向向内移动产生永久变形。密封部30、32、34的齿咬入管道16的外表面17并使管道16的外表面17变形，并且密封部30、32、34的齿本身可能在一定程度上发生变形。这能填充任何在管道16外侧发现的粗糙或不规则的表面缺陷。

参考图3，为了将驱动环14充分安装在内部插有管道16的套筒12b上以用于将配件10机械地连接和密封至管道16，可使用安装工具(未显示)来进一步驱使驱动环14朝向工具配合法兰20而压迫到套筒12b上。驱动环14向内部插有管道16的耦接本体12上的轴向移动导致本体12径向移动朝向管道16或深入管道16，尤其是本体12的多个密封部，从而形成与管道16的密封和机械连接。此外，管道16变形并且耦接体12也变形。通过比较图2和图3可以看出，本体12和环14之间的重叠区域需要某种类型的变形或咬入。为了使环在这个重叠区域中移动经过本体，密封齿必须咬入管道16，管道16必须变形，和/或环14和/或本体12必须变形。

驱动环14在本体套筒12a上被轴向压迫至最终安装位置。在这个位置处，驱动环14抵接或接合本体法兰20。可替代地，驱动环14可以与法兰20紧密相邻而不接触。在本体12的径向运动以及管道16的变形的同时，驱动环14的径向运动向外发生。驱动环14的这种径向变形通常是弹性的，并导致驱动环14直径的微小增大。

驱动环14的内部尺寸这样的，即，当环被压迫于套筒上时，套筒被径向压缩到足够的距离，不仅将套筒压在管道上，还充分压缩套筒使得套筒下面的管道也被径向压缩。驱动环内的应力需要永不超过形成驱动环的材料的弹性极限。发生的径向扩大恰当地在材料的弹性极限内，其结果是在套筒和管道上保持弹性力。事实上，由于通过压料作用的金属连接的冶金性质，驱动环的物理性质存在可被适合的传感器明显测得的显著变化。优选地，使用电操作传感器，以响应传感器装置所固定到的装置的物理运动产生电参数，其中包括电可检测参数。

例如，随着驱动环被推到相互吻合的管道上，驱动环会遇到约为20000psi的工作压力并弹性变形和扩大约1.5毫英寸(1毫英寸等于千分之一英寸)。借助最合适的材料，塑性变形是可测量的但极小，且在管道、套筒和驱动环两两之间存在弹性平衡，这往往会增强耦接的可靠性。在一些示例中，传感器装置的电参数可以响应于驱动环的弹性变形、甚至响应于本体12或管道16的塑性变形而产生。

驱动环14的材料中的物理应力15，由于其在安装过程中的弹性膨胀，是由可由传感器测量的应变表示的。如前所述，这种可检测应变直接与由本体12和/或管道16变形引起的应力/应变有关。一般来说，应变计测量两个活动点之间的距离的变化，因此可以用来检测由流体配件在管道上的安装引起的驱动环或耦接体中的变化。根据所使用的应变传感器和应变传感元件的取向，检测到的驱动环的物理应力可以是任意周向应力或环应力、轴向应力、或径向应力。进一步设想，可以检测到这些的组合。一种常规的测量技术是使用包括单轴或多轴应变计的传感器。应变计，有时称为应变传感器，用于金属结构，通常是一种金属膜电阻装置。在一个例子中，应变传感器可以附接到金属膜上，该金属膜由于被施加在被测物体上的应力(由材料膨胀或收缩引起)而弯曲(应变)。这些传感器通常产生小的电阻变化，以响应其附着的结构(通常是金属)的运动(应变)。进一步，应变传感器可以通过阻抗、电导率或其他可检测特性或条件的变化来指示感应的应变。可以使用其他各种类型的应变传感器，包括半导体应变计(有时称为压敏电阻器)、电容应变计等。要意识到，电气参数或电可检测参数对应于由所使用的特定类型的传感器装置所产生或与所使用的特定类型的传感器装置相关联的参数。

通常，这种应变计通过实体线等连接到电子阅读器设备上。然而，为了便于使用、安装和可靠性，使用非接触式无线应变计是非常有益的。可以使用应变计的各种非接触式、无线实施方式，如RFID系统。其中一个可以使用的这样的无线应变计可以在共有的美国专利9,378,448号(“448专利”)中描述，其整体以引用方式结合于此。值得一提的是，可以使用单元或多元应变计。单元应变计的使用可将应变传感器沿着将被感应到的期望轴线对齐。可替代地，多元应变计可以是具体彼此180度或90度设置的2个或4个应变计，以最小化弯曲串扰和提高精度。

通常，RFID标签包括用于感应、传输和/或存储信息的微芯片或集成电路。使用相对于RFID标签临近或远程的外部收发器/询问器/阅读器100来无线接收来自RFID标签的信息和/或将信息传输至RFID标签。RFID标签典型具有天线，该天线传输与存储在RFID标签中的身份和/或信息有关的RF信号。还应注意到，可以使用可被所述询问器读取的多个RFID标签。例如，使用多个RFID标签可有利地提供一定数量的角度，询问器可从这些角度询问RFID标签，用于在将被传感的物体上的不同位置处进行多次读取，和/或可以在当RFID标签中的一个或多个被损坏时提供冗余度。询问器100还可用于给整个或部分RFID标签供能，藉此，RFID标签的无线通信收发器被来自询问器的电磁场无源供能。换句话说，RFID标签的电路被从询问器100发出的电磁能所供能。

询问器100一般配置为用于探测或询问RFID标签，并典型地包括在传送器和接收器，用于与RFID标签交换RFID信息。响应于这样的询问，RFID标签将典型地将返回信息传输至询问器。还可设想，可能发生双路通信，其中RFID标签的询问可传递将被RFID标签接收、存储或作用的来自询问器的信息；反过来，RFID标签可传输返回至询问器的返回信息。询问器还可包括用于接收来自RFID标签的RF数据以及将该RF数据推算为有意义的数据，藉此，身份或其它固定的或存储的信息可被用户感知。在特定实施例中，询问器可以与计算机系统相集成。询问器优选具有机载非瞬态计算机存储器，用于存储接收到的数据以用于后续检索、分析或传输。此外，询问器优选能够在包括互联网和万维网的局域网(LAN)和广域网(WAN)上进行通信。优选地，询问器本身能够进行无线数据通信，比如通过Wifi、蓝牙、NFC、蜂窝(模拟或数字的，包括所有过去或当前的迭代)，或其他类似技术。此外，询问器优选具有可编程的微处理器，微处理器可以包括各种特征和能力。例如，微处理器包括可编程的计算核，该计算核能够处理命令、制作计算、跟踪/阅读数据、存储数据、分析数据、调节/操控数据、接收新的命令或指令等中的任一或全部。

转向图4，示出了无线电操作的传感器装置的一个实施例，其中传感器装置50被应用到驱动环14的外表面40上。如本文所述，传感器装置50可用于识别流体配件10的任何或全部属性、状态和条件，以及流体配件和管道之间的附接的质量。在流体配件10在管道16上的安装过程中传感器装置50尤其有用，用于指示密封完全(即充分设置)并且发生了可接受的上拉。以这种方式，使用传感器装置50获取实时数据可以减少或消除安装后检查的需要。

设想，传感器装置50可以固定于配件10的内部或外部的各个部分，包括本体12和驱动环14。传感器装置50还可以从内部或外部耦接到管道16，并且可能暴露于管道所携带的流体中。设想，传感器装置50可以定位在管道上各种不同位置处，但是更接近安装的配件10(例如直接相邻)的位置是优选的。管道中的应力或应变负荷可能是由管道内携带的流体的重量引起的，管道的安装负荷则取决于管道的安装方式或管道上施加的结构负荷，管道中的应力或应变负荷或者管道的安装负荷可以很容易地由管道中的可检测应变来表示。邻近配件10的这样的传感器装置可用于了解或推断由配件10通过管道负荷而实现的应力或应变的量，这可以有助于指示由安装的配件10保持的密封充分性的状况或预期/预测状况。在一个示例中，传感器装置50的至少一个外表面具有柔性的单面粘合剂，用于将传感器装置50附接到驱动环的外部。可替代地，也可以使用外部施用的粘合剂或之类的。由于在安装处的挤压作用，因为传感器装置可能会被压碎、冲击、剪切等，在这驱动环的内表面和本体的外表面过盈的各位置处，传感器装置50可不安装在驱动环内部或本体外部上。不过，传感器装置可就位于无过盈的位置，或者如果传感器被放在口袋、凹槽、或其他受保护的位置条件下甚至可在过盈位置就位传感器装置。在第一实施例中，传感器装置50可以具有与其附着的工具或物体(例如，驱动环、耦接体、甚至管道)的形状相一致的柔性结构。可取的是，柔性传感器装置50被配置成粘附到弯曲的和/或可变的表面上，例如驱动环的外圆筒状外围、本体12或甚至管道16的内部。设想，柔性传感器装置50，包括柔性衬底、柔性电路/迹线和可选的柔性电池，并且可以拉伸、起皱、弯折或弯曲而不会变劣。柔性的无线RFID传感器装置50可以是RFID标签，该RFID标签包括带有柔性电路(印刷或蚀刻或层压)的柔性基板、天线52、集成电路54，能够利用机载或分离的通信芯片与无线通信协议(如RFID、蓝牙、NFC、RFID等)交互，并有能力与机载传感器56(甚至单独的传感器)交互从而获得应变读取并将这些读取和读取的时间相关数据存储在机载非瞬态存储器中。用于存储信息的各种存储器示例可以是可擦除的、可编程的、只读存储器(EPROM)、硬编码非易失性内部存储器或各种其它读/写存储器系统。还可以包括其它传感器，例如温度传感器、环境传感器(压力、湿度、光等)、加速度计、振动等。在一个示例中，448专利中的RFID应变计可以被配置为柔性电路，包括上述部分或全部元件。传感器装置50可以包括更多的特征，例如开关57和/或反馈装置58(灯、显示器或扬声器等)。

需要注意的是，本申请的流体配件经常用于工业设置，可能处于苛刻、有害和酸性的环境。安装、存储和应用过程中管道设备所经历的机械和环境冲击可能损坏外部RFID标签，使得这些外部标签无法使用。也就是说，在操作、安装等过程中标签可能被压碎或与设备脱离，和/或由于暴露于恶劣的环境而随着时间变劣。

因此，优选在RFID传感器装置50附接到驱动环14、本体12或其他物体之后，在RFID标签上施加保护壳材料60用于包围该传感器装置并将其与外部环境隔离。例如，在驱动环14或其它物体的外表面40上的RFID标签上施加保护壳材料60。选择保护壳材料60以便于很容易地施加到驱动环14，并提供一种保护底层RFID传感器装置50免受机械和环境损害的薄涂层。优选地，保护壳材料60不会显著增加管道的径向厚度。在各种示例中，RFID传感器装置50和保护壳材料60可被选择用于高温和/或高压环境中，并且可以有利地提供可读性、易于安装和包装，即使在恶劣的环境下也能抵抗机械和化学应力。壳材料60优选地也抵抗配件10安装在管道上的安装过程中产生的应力/应变。当传感器装置50附接到管道16并暴露在其中的流体中时，优选地，保护壳材料60将传感器装置50与流体密封隔离，以抑制它们之间的接触。

保护壳材料60可以被刷、卷或喷到柔性传感器装置50和驱动环14上，但也可以利用任何可施加相对均匀的薄层的护壳材料60的适当方法。在一个实施例中，保护壳材料60可以是聚氨酯涂料，但其他材料也可用，如腈、合成橡胶、环氧类等。在一些其它实施例中，保护壳材料60可能是以覆盖方式放置在传感器装置50上的带有压敏胶的柔性塑料基材等。当然，保护壳材料60应该对RF信号是无线电透明的(radio-transparent)，以便使用RFID通信系统。这可能有利于使保护壳材料60的沉积减缩(taper)，从而使其在直接覆盖RFID传感器装置50的驱动环14的周围最厚，而在应用段的各个末端向外减缩而相对较薄。

如上文所述，无线应变计可以以柔性的方式构造，以应用于配件的外表面。然而，还设想了无线RFID传感器还可以体现为部分柔性或甚至非柔性电路中，该电路通过中间物间接附接到耦接体、驱动环、和/或管道。例如，如图5示意所示，传感器载体80可以插入传感器装置50(或保护壳材料60)和要感测的元件之间。可以理解，图5中表示的仅是一个例子，甚至在某些安装示例中可能被认为是夸张的表示。传感器载体80可以遵循于耦合体、驱动环和/或管道的外表面或内表面并直接连接到其上。传感器载体80可以包括固定侧82和相对传感侧84，固定侧82具有对应于耦接体、驱动环、和/或管道的外部或内部圆周的曲率或其他几何特征，而传感器装置50B附接在相对传感侧84上。传感器载体80的固定侧82优选是刚性地附接到耦接体、驱动环和/或管道的外部或内部，使应变传感器的读数将由传感器装置50B直接体验。可选的，传感器载体80可以包括通孔86、凹槽、或其它开口，从而可以直接访问要被感测的物体的表面，使得应变计传感器56可以直接附接到外表面。例如，如图5示意所示，应变计54B可以通过孔86直接附接到环14的外部表面40，而传感器装置50B的大部分由传感器载体80支撑。应变计54B可以直接定位在传感器装置50的电路基板上，或者可以通过合适的导电引线分离。当传感器装置50是刚性或只有部分柔性时，传感器装置50可以以切向方式附接到环14，使得应变计传感器56与外表面40相接触，并且传感器载体80可以作为间隔用以支撑传感器装置50在弯曲的外表面40上方的平衡。关于传感器装置50的切向安装，图5中的描述是示意性的并且可以认为是夸张的。例如，切向安装下，传感器载体80可能比所示更薄，使得应变计54B(可负载在电路基板上)容易接触外表面40，传感器载体80填补电路基板的底面(或保护壳材料60)和外表面40之间的差异。事实上，可以设想，当应变计54B位于传感器装置中间的某个位置(例如，位于电路基板的两端之间的某处)，可以使用一个合适的孔86或者可利用甚至多于一个传感器载体80(或包括两个独立部分的一个传感器载体80)(例如，外表面40以上的传感器装置50的每一端都由一个传感器载体80支撑)。进一步设想，可能发生切向安装的配置可以是使应变计54B位于朝向传感器装置的一端(例如，位于朝向或在电路基板的端部)。在这种情况下，其类似于悬臂安装，传感器载体80可用于支撑位于外表面40上方的传感器装置50的相对端。当然，根据安装配置，传感器载体80可以容易地适应以支持传感器装置50。

固定侧82可拆卸地或优选不可拆卸地通过胶粘剂、机械紧固件等附接。通过中间传感器载体80的使用，仅仅通过改变传感器载体80可以将单传感器装置50B应用于具有不同的几何形状的各种流体配件10。这样的配置提供了高效和成本有益的设计。此外，传感器载体80可以用来从流体配件的外周表面偏置或提高传感器装置50B，这在当要监测的配件是位于难以到达的位置或会干扰其他附近的物体的时候可特别有用。这样，传感器载体80阵列为单个传感器提供多个安装选项。

传感器装置50B然后附接到传感器载体80的传感器侧84。传感器装置50B可以设在部分柔性或刚性基板(例如，实体的传统电路板)上，从而可以简化制造并且可进一步提高机载传感器的精度。传感器载体80的传感器侧84可以是平坦的、弯曲的、或者甚至包括用于接收传感器装置的口袋或凹槽。

在另一实施例中，传感器载体80可以为要附接的多个传感器提供空间。例如，传感器侧84可以提供两个以上并排的位置，用于安装不同配置的多个传感器(平行、垂直、角度、不同高度等)。在这种方式下，传感器载体80也可以作为对现场传感器装置50B一致安装的导引件。

传感器装置50B也可以被包裹或封装在对RF信号是无线电透明的保护壳材料60B之中。壳材料60B可以是不可拆卸的，如文本讨论的各种类型，或者甚至是其中固定有传感器装置50B的可拆卸容器。在一个可拆卸的例子中，传感器载体80的传感器侧84包括口袋或凹槽用于接收传感器装置50B，保护壳材料60B可以是刚性的实体顶盖，固定在传感器侧84之上用于封闭口袋或凹槽。顶盖可以包括垫片或其他密封部用于保护传感器装置50B与环境隔离。如果需要的话，一个可拆卸的顶盖使得能够在随着时间推移拆卸、修理或更换传感器装置。

无线RFID传感器甚至可以嵌入或直接附接到耦接体、驱动环和/或管道的口袋90、凹槽、孔或其它内部空间中。例如，如图5所示，口袋90可以是形成耦接体、驱动环和/或管道的外周中的平坦点位或其它以提供期望的传感器安装位置。因此，口袋90可以提供用于安装传感器装置50C的相对平坦的位点(即与弯曲外周相比要平坦)，这对于具有部分柔性或非柔性的电路的应变计来说是有用的。还设想，口袋、凹槽、孔等可用于指示应该安装传感器装置50的位置，从而获得一致的和期望的传感器读数。所述口袋可以径向或轴向地取向，或者甚至可以相对于流体配件的中心轴线倾斜一定角度。进一步设想，在连接体、驱动环和/或管道的端部上可以形成口袋90、凹槽、孔等，并且可以在那里轴向延伸一定距离。在这种方式下，传感器装置可以以轴向方式插入口袋90、凹槽、孔等中。可选的,可以使用的保护壳材料60C对RFID标签和询问器的RF信号是无线电透明的，例如本文先前所描述的类型或甚至刚性盖板等。在使用盖板时，它可以作为填料，使组合装置回到其标称形状，仿佛没有口袋90、凹槽、孔等(即，安装的盖板的外部，在安装状态下，通常可以与耦接体、驱动环和/或管道的外围齐平)。盖板可以通过粘合剂、机械紧固件、夹子等可拆卸或不可拆卸。

优选地，RFID传感器装置50通过来自询问器的RF信号得到其所有的操作电能。然而，传感器装置50可以是半有源或完全有源器件，其具有机载电源59，例如硬币电池或优选的柔性印刷电池。这样的有源装置可以提供与RFID询问器、有源通信协议(蓝牙、WiFi、蜂窝、声学、光学、红外等)、有源机载计算机数据处理、通过灯光的可视或可听的用户反馈、显示器或扬声器等通信的更大的无线范围。

传感器装置50可应用于沿着流体配件(例如，本体12、驱动环14)的纵轴线L的不同位置上。传感器装置50优选的安装区域可以在安装好条件下或在潜在故障点处体验较高应力。在许多情况下，这样的位置可以在主密封部30、内密封32、和/或外密封34中的一个附近或与其对齐的位置处找到。例如，如图3所示，驱动环14的材料中的物理应力15，由于其在安装过程中的弹性扩张，在主密封部30的位置上方的一个位置中相对较高，因为这是套筒12b和管道16高度变形的位置。因此，传感器装置50可以相对于配件的纵轴线大体与主密封部30垂直对齐。更具体地说，至少应变计传感器56可以大体上与主密封部30垂直对齐。然而，传感器装置50的期望位置可以通过对每个特定的流体配件、管道或安装环境的研究或经验来确定。

现在将描述安装和使用无线传感器装置50的一种方法。优选的，使用压敏胶或其他粘合剂等，将无线传感器装置50在工厂或在引入到现场之前应用于流体配件10(如驱动环14)。然而，设想了传感器装置50可在现场安装(例如，通过使用用于现场使用的、被离型层或粘合套件覆盖的压敏胶)。以这种方式，流体配件10可以以常规方式制造和运送到终端客户，并且传感器装置50仅在安装时应用。进一步设想，传感器装置50可应用于现场已有的预先安装的配件。保护壳材料60还可以在无线传感器装置50上应用，无论是在工厂还是在现场。设想一种壳材料60可用于所有传感器装置50，或甚至不同类型的壳材料60可用于不同的使用环境(例如，轻负荷和重/苛负荷环境)。另外，每个传感器装置50(特别是带有RFID芯片)优选地包括唯一标识符，例如唯一的数字标识符。唯一标识符可以从传感器装置50获得，并且与流体配件10的序列号相关联。这种组合可以手动和/或在计算机数据库等中记录。也可以记录有关流体配件性质的相关信息，如配件类型、材料、客户、预定环境、制造日期等，其读取发生在制造阶段或在现场。

流体配件10然后可以运送到终端客户。如果之前未安装传感器装置50，则可在安装之前将其应用于流体配件10的驱动环14。然后，流体配件10可以以上述方式不可拆卸地安装在管道16上。流体配件10完全安装后、和/或在安装过程中，可以使用RFID询问器来从安装的驱动环14的无线传感器装置50获得应变读数。因此，来自传感器装置50的应变读数将是在已安装的、弹性变形的(即膨胀的)条件下的驱动环14中的。还设想RFID询问器可以在正在进行的配件安装过程中从无线传感装置50获得应变读数。应变读数中的任一或所有都可以被存储到一个RFID存储器的非瞬态存储器、询问器的存储器、或网络连接的计算机装置的存储器中。

进一步设想，在每个传感器读取时，可以发送、记录或存储其他识别数据。例如，可以感测、发送和/或存储用于读取的时间戳、唯一和应用代码、环境温度、驱动环14的温度、其他环境因素等。可记录和/或拾取关于配件的其他信息，例如配件的类型、材料的组成、预期用途(例如，管道特性或现场环境等)等。这种类型的上下文信息可以用来对从传感器50得到的原始数据提供更适合的数据分析。

此外，设想，使用询问器100，可以在驱动环14正要安装在管道16之前(即，在配件上施加压缩力之前)进行驱动环14的应变读取。这可以被认为是第一个电参数，它提供了驱动环14在其安装的周围环境中的基线参考点应变。此外，将应变计应用于例如驱动环14的物体上，可在应变传感器本身上引起或记录一些应力。因此，在非安装状态下驱动环14的初始应变读数可以提供一个参考点，以便比较已安装条件下的最终应变读数。进一步设想，非安装状态的参考点应变读数可用于设置应变传感器的校准或零点。该零点可在软件中操作，如在询问器或在传感器装置50的集成电路中。为了之后的应变读取，设想将初始应变传感器读数或零点存储或写入到传感器装置50的集成电路的存储器中。

接下来，驱动环14在管道16上安装后(即在配件上施加压缩力之后)，可使用询问器100进行另一次应变读取。这可以被认为是传感器装置响应于驱动环14的弹性变形而产生的第二电参数。接着，可以将第一电参数(即安装前)与第二电参数(即，后安装)进行比较，以获得指示流体配件和管道之间的非泄漏附接的质量的最终值。这里将更全面地讨论，最终值可以与预定范围、公差范围或阈值之一进行比较，以确定非泄漏附接的质量。以这种方式，制造商、终端用户和质量控制人员可以对密封完全(即完全设置)并发生可接受的上拉产生高度的信心。

之后，还设想未来周期应变传感器的读取可以根据需要从传感器装置50进行，从而提供在已安装条件下驱动环14性能状况的正在进行的历史(感应应力的变化，该变化由于老化、使用、管道内流体、机械力、施加在附接的配件或管道上的机械力、或其他因素(如压力、温度、振动等)引起)。更广泛地说，驱动环14的应变读数可用于推断已安装在管道上的流体配件10在现场在其使用寿命期间的状况，使得终端用户对于了解安装的配件在“底层之下”正在如何老化有高度的信心。由于RFID传感器装置50的无线、非接触特性，可以以快速和有效的方式获取这样的未来周期性传感器读取，而不需要中断在其预期使用现场管道16的操作，即使管道16是隐避或难以接近的。

除了获取和存储传感器读数，询问器和/或传感器装置50可包括用于数据分析和/或比较的计算机编程。原始数据读取对驱动环14的感测应变是有用的，可以有利于给终端客户提供感测应变是否在预定、可接受的范围内的指示，该范围表明流体配件10对应其预期目的已被正确安装，其性能状况是可以接受的。在一个例子中，询问器可以被编程而带有感测应变读数的可接受范围，如可接受的读数的预定公差范围，并且可以将来自已安装的传感器装置50的数据与预定的范围内、公差范围、或一个或多个阈值进行比较。如果传感器装置50的数据读数在可接受的范围内，询问器可以如此显示在显示器或其他用户反馈装置上。相反，如果传感器装置50的数据读数表明流体配件10未正确安装，询问器同样可以将该信息指示给终端用户，从而他们可以执行纠正措施。

沿着这些线路，可以在安装的流体配件10的寿命期间进行这种比较和/或数据分析，以便终端用户对安装的流体配件仍在设计参数内运行有持续的高度信心。可替代地，如果周期性未来感测读数表明流体配件10正趋于出界(例如，可接受的读数正在趋于或变成一个不可接受的读数)或已经超过预定的阈值(例如，不可接受的读数)，那么终端客户可以得知他们应在潜在失效之前修理或更换流体配件。以这种方式，传感器装置可用于在流体配件和/或管道中发生任何实际问题之前确定预测故障，以便采取纠正措施。设想数据分析可以考虑上下文信息，如配件的类型、材料的组成、预期用途(例如管道特性或现场环境)等，用于确定预定的可接受范围(或多个范围)或阈值(或多个阈值)。

传感器设备50可以包括机载用户反馈(例如通过灯光、显示器或扬声器等可听或可视的用户反馈)。在一个示例中，反馈装置58可以是LED灯，用于为良好的安装(例如绿色)发出特定颜色(例如绿色)的光，并为不良安装发出其他颜色(例如红色)的光。其他颜色可以用来指示其他条件，如黄色光表示配件在预定范围的边缘或趋向某一阈值。传感器装置50上机载的各种反馈装置在带有机载电源(如柔性电池，硬币电池，或类似的)的半有源或全有源系统中是尤其有用的，但也有可能低功耗的LED灯等可被RFID询问器充分供电。在使用半有源或全有源的传感器装置50时，可以使用一个或多个机载开关57以实现其他功能，如从低功耗的睡眠模式激活传感器装置50，获取储存在存储器的即时、实时读数，和/或提供来自机载LED灯等的即时反馈。在一个例子中，用户可以按下开关57来启动机载集成电路从而拾取机载传感器的即时读数，并通过LED灯提供即时的反馈，而不需要利用RFID询问器。在这种情况下，终端用户将不知道原始数据的读数，但仅仅通过LED灯的反馈来简单地获知配件是否仍在规范之内。在一个示例中，当按下开关57时，传感器装置50可以进行瞬时应变读取，然后将此瞬时读数与已知的阈值或其他比较值或算法进行比较。如果瞬间读数在可接受的公差内，则LED灯可以照出绿色光；反之，如果瞬时读数指示不可接受的情况，则LED灯可以照出红色光。还可以使用其他颜色，如黄色表示即时读数仍然可以接受，但已接近不可接受，或趋向于不可接受。但是，以这种方式取得的每个读数也可以存储在传感器装置50的机载存储器中以用于来自询问器的后续检索。优选地，这种存储的读数将包括参考数据，例如日期/时间戳、读取值、是否为用户显示反馈的确认等。

将从传感器装置50获得的传感器读数传输或以通过其它方式上传到远程中央计算机服务器数据库120(例如，联网或联因特网的计算机，有时被称为“云中”)也是有利的。计算机服务器数据库120可以本地安装到现场安装地点或控制公司，本地安装到流体配件的制造商，和/或可以是“基于云的”，因为它是在远程的、连接因特网的服务器上维护的。这样“基于云的”连接互联网的服务器可提供数据存储和检索功能，和/或可能进一步提供转换、分析、和/或报告在编目数据的计算能力。不管位置如何，该数据库可以由流体配件10的制造商、检查配件的服务公司、和/或相关质量保证人员使用的流体配件10的终端用户来维护。当使用非有源的(即无源)RFID传感器装置50时，询问器100可以以有线或无线的方式向中央计算机服务器数据库120上传数据。当然，使用半有源或有源传感器装置50，可以直接从配件10(和/或从询问器100)上传这样的数据。从传感器装置50获得的数据按时登记分类以帮助制造商和终端客户跟踪流体配件的性能，用于安装帮助、维护、更换、保修索赔等目的。

在一个示例中，由传感器装置50和相关配件10的初始数据可以在产品离开仓库之前由制造商获取，以便制造商在安装之前对流体配件10和传感器装置50的状态有清楚的了解。该数据可以上传到计算机服务器数据库120以备将来使用。该数据的各种例子可以包括流体配件或传感器的信息，如传感器设装置的唯一标识符、配件的制造日期、配件类型、材料、客户、预期环境等。另外，如果传感器装置50预附接到流体配件(如在驱动环14上)，那么可以取得传感器装置50在非安装状态下的一个初始应变读数，提供为参考点，用于在已安装的状态下比较最终应变读数。这可以被认为是应变传感器的校对或零点，或者可能仅仅是一个参考点。这个数据点可以保存到传感器装置50的存储器中由询问器来使用，和/或可以保存到计算机数据库服务器120。

可以在管道上安装配件时(刚好之前、期间和/或之后)、以及这之后周期性地，拾取另外的现场传感器数据，以便在流体配件的有效使用寿命期间制造商对其状态保持清楚的了解。例如，当流体配件10处于如图2所示的安装前状态时，可以进行应变读取。这种读数可以提供在驱动环14安装的周围环境中的驱动环14的基线参考点应变，并且可以作为应变传感器的校准或零点(即可以用作与未来应变读数比较的零点的非零应变读数)。使用询问器，安装程序之前取得的该安装前应变读数可以传输并存储到传感器装置50的存储器中，和/或可以保存到计算机服务器数据库120供将来使用。如果某种类型的传感器装置50不能接收或存储来自询问器的数据(即只读型装置)，那么它可以对于将安装前应变读数(即零点)存储到计算机服务器数据库120供将来使用特别有用，使用询问器100来直接或间接数据传输。可选的，可以在本体12和管道16的安装过程和压料塑性变形过程中取得的一个或多个应变读数，并可以认为是瞬态读数。这些瞬态读数可以被存储(本地或远程在云中)，或只是在安装过程中观察。

(0056)接下来，紧接着安装过程，当环14处于完全上拉状态且配件密封设置在管道上时，立即进行读数，并将该读数作为在管道上的流体配件的安装后应变读数。也可能安装后应变读数是唯一的读数。使用询问器100，这个安装后应变读数可以被传输到并存储到传感器装置50的存储器中，和/或可以保存到计算机服务器数据库120供将来使用。可选地，可以将安装后应变读数与安装前应变读数或零点进行比较，以确定驱动环14或本体12中的应力是否是可接受的，并指示正确安装的配件10。此后，可随时间推移进行周期性应变读取并上传到计算机服务器数据库120，以便最终用户、制造商和其他利益相关者对流体配件在其有效使用寿命期间的状态保持清楚的了解。

以这种方式，制造商和终端用户都可以跟踪和了解现场配件10的性能，从而所有有关各方对流体配件10正在继续符合其规范有高度的信心。可替代地，如果所感测的读数表明配件10正在偏离规范(即仍然可以接受，但趋向于不可接受)或脱离规范(即不可接受)，则可以访问进入中央计算机数据库的所有方均被告知其状态。这可以使制造商联系终端用户，或终端用户与制造商联系，安排维修或更换配件。可以通过观察信息(如特定配件、客户、安装技术、环境因素等对配件在现场的安装、性能和长期功能的影响)来进一步了解和识别数据趋势。例如，表示应力开裂、微应力、或其他预故障或故障模式的数据可以被记录分类，并可与现场的其他流体配件比较用于确定预测故障和确定潜在的补救措施。计算机服务器数据库120(即“云”)可以存储、分析、变换并报告各种类型的数据，包括一些或所有历史应变读数、应变读数的比较(当前的对比历史的)、最小值/最大值、数据补偿、计算等。关于报告，设想了计算机服务器数据库120可以是无源的，因为数据和/或报告可以编译但用户最终需要基于数据采取动作，或可以部分有源或全有源，其中计算机服务器数据库120可以采取进一步步骤，如基于输入数据的分析向制造商、终端用户、服务公司等提前报告潜在的问题。这种有源操作可以是部分的，也可以是全自动的。

使用计算机服务器数据库120也有助于实现基于变化的信息的动态读取和后处理分析。例如，虽然出于简捷而使用“询问器”这一术语，应了解到，在实践中不可能只有单个询问器装置对现场所有传感器装置进行读数。事实上，更可能是每一个特定的传感器装置在其有效使用寿命期间将被多个不同的询问器询问。因此，通过将拾取的数据存储在中央远程计算机服务器数据库120中，无论使用哪一个特别询问器都是不要紧的。由于数据被远程存储，其中可能包括与每个传感器装置的唯一标识符关联存储的校准数据，因此询问器可能不需要有关正在被读取的特定传感器装置的任何先验信息。例如，在进行应变读取之前，询问器100可以从计算机服务器数据库120获取各个传感器装置的特定校准数据(如果校准信息不能从传感器装置本身获取)。特定校准数据可以通过基于传感器装置的唯一标识符的查找过程获得。然后，经询问器询问后，传感器装置发送读数(即电参数)，传送的电参数可以通过先前检索的校准数据来校正。

在另一个例子中，可接受范围(表明流体装配10针对其预期目的被正确地安装)的阈值、公差范围或预定边界可能随时间而改变。这可能会由于各种原因而发生，包括进一步的研究和开发、在不同的环境中的流体配件的寿命性能的更佳认识、制造的改变等。通过云计算环境的使用，阈值、公差范围、或预定的边界可以在计算机服务器数据库120中很容易地改变并自动地应用于数据以用于过去、现在(实时)、或未来的应变读取。例如，根据经验，可以确定性能阈值太低或太高；因此，通过改变单个计算机服务器数据库120中的阈值，可以在所有过去、现在(实时)或将来的应变读取中快速地应用。类似地，基于工业或客户需求，唯一或不同的阈值、公差范围或预定边界可以应用于仅仅一个子集的产品(即仅仅特定客户或行业的特定产品)，这些产品有可能会时不时地发生变化。

如前所述，即时应用的流体配件和它们连接的管/管道经常用于工业设置，并经受包括低或高振动负荷的恶劣环境。管道设备在连续或间歇振动载荷的作用下受到的机械和环境影响会对流体配件和/或连接的管/管道造成损害，这可各种元件的性能(包括配件和管道之间的金属对金属密封)变劣。

为了了解、测量和量化承受随时间变化的各种振动载荷下的疲劳应力的流体配件的机械接头，配件和/或连接管/管道的振动测试是一个有价值的工具。关于振动测试，应了解，振动分为两类：稳态瞬时振动(即重复振动发生相当长的一段时间)和动态瞬时振动(即振动发生的相对较短的时间，通常是由大得多的力产生的，如通过流体的高或低压脉冲)。通常，人们知道在流体配件和连接的管/管道之间已有的焊接的振动测试。然而，这种焊接检测技术只是间歇性的，较为困难，并且是时间/资源密集型的。

即时应用的传感器装置50可以进一步适应提供流体配件10和/或连接管/管道的连续、半连续或间歇的振动测试。由于传感器装置50被应用于流体配件10的驱动环14的外表面40，并且流体配件10被机械固定到连接的管/管道上，因此传感器装置50将与连接的管/管道发生相同(或基本相同)的振动。因此，可以使用位于传感器装置50上的一个或多个传感器来感测配件10和连接的管/管道所经历的振动。

在一个例子中，通过传感器装置50经由单轴线或多轴线应变计传感器56测量驱动环材料中的物理应力的变化而间接感测振动。从应变计传感器得到的读数可与振动数据(无论是传感器装置50机载的或在RFID询问器或其他无线接收装置的软件中)关联。

在其他示例中，传感器装置50可以包括一个或多个独立的传感器70，例如加速度计或振动传感器(例如压电振动传感器、固态或光电二极管等)，用来更直接地感测振动。设想该传感器装置可仅包括用于检测管道中振动的传感器。这些不同的独立的传感器(或一个独立的传感器)可以是单轴线或多轴线，根据所需而定。从这些独立的传感器获得的读数可以直接指示振动数据，或与振动数据(无论是传感器装置50机载的或在RFID询问器或其他无线接收装置的软件中)相关联。

无论是否使用应变计传感器、加速度计或振动传感器，进一步设想，可以包括机载温度传感器72(测量配件温度、管/管道温度和/或环境温度)，以为振动数据提供背景和/或校准。设想温度传感器72可以位于集成电路54上，或者可以是与之通信的独立的温度传感器。

关于应变传感器，传感器读数中常见的误差源缘于传感器可能具有温度系数，在该温度系数下，传感器的输出不仅是感测的参数(如应变)的函数，还是各应变传感器所经历的温度的函数。因此，无论何时进行应变读取，传感器装置50也可以将温度数据连同应变读数一起传送。该温度测量可以来自机载温度传感器72或可能是一个单独的传感器，例如被放置在应变传感器附近用于测量非常接近传感器位置的温度的一个系留传感器，或甚至是在询问器100上可以报告周围环境温度条件的温度传感器。优选地，每个传感器装置50在安装在流体配件之前，或者甚至在安装在流体配件上之后但在流体配件安装在管道上之前，已在工厂进行温度校准。其中可能包括温度系数或常数的校准数据，最好写入传感器装置50的机载存储器中以用于询问器100以后的使用。此外，校准数据(包括温度系数，如果可用的话)也最好写入计算机服务器数据库120中(即写入云)以供询问器100将来使用，从而确保各个传感器装置50的准确读取。当应变传感器是只读的并且不能存储机载校准数据时，这是特别有用的。进一步设想，询问器100可能只作为“通过”装置，其从传感器装置50获取原始数据(应变读数，温度读数，振动读数等)并将该原始数据发送到计算机服务器数据库120进行处理，从而应用校准数据、分析数据和/或将数据转变成最终的应变读数。

需要注意的是，虽然传感器装置50可以包括如上所述的一个或多个附加的传感器，但进一步设想，加速度计/振动传感器可以体现为完全独立的无线传感器装置，该装置单独应用于流体配件和/或连接管/管道。这样一个单独的无线传感器装置可以基本上类似于上述传感器装置50，包括在本文中讨论的任何特征、安装选项、保护等，但它将包括加速度计和/或振动传感器以代替应变传感器。以这种方式，配件10可以有两个独立的传感器装置50贴附其上(即，应变传感器和振动传感器)。当然，这种独立的传感器装置的底层电子学可以被定制，以更直接地满足特定传感器使用的特殊要求，特别是在使用RFID或其他无线传输系统的实施方式中。

振动读数可以通过询问器装置手动获得，类似于本文先前描述的那些。在一个实施例中，如果振动被作为传感器装置50的一部分的多个传感器感测到，那么在已经获取应变读数时，这样感测的数据可以被传输到询问器。可替代地，询问器可以针对每个感测的应变和振动获得单独的读数。在另一个替代方案中，各个独立的询问器装置可用于分别获得感测的应变读数和感测的振动读数。无论传感器装置50是仅包括应变传感器还是还包括附加的加速度计或振动传感器，都可以获得这样的独立读数。如果加速度/振动传感器体现为完全独立的无线传感器装置，也可获得各个单独的读数，并且任何由此得到的读数可以存储在传感器装置、询问器或计算机数据库服务器120的存储器中。

然而，由于尤其在工业操作环境中的流体流动，振动在管/管道中经常发生，因此有利的是在连续或半连续的基础上测量振动读数，而不是间歇性和周期性读取。在一个例子中，可以将一个专用的询问器定位得比较接近感测的振动读数的位置并且可以定期询问传感器装置以获得连续或半连续的振动读取。这种专用询问器也可以作为振动传感器装置的RFID版的本地电源。这样的专用询问器优选地连接到局域网(LAN)或广域网(WAN、Internet)以进行远程控制和数据采集。采集的数据可以自动记录并上传/本地存储到RFID传感器装置、专用询问器、或网络化的计算机服务器数据库120(即“云”)中。进一步的设想，这种专用询问器系统也可用于与RFID应变传感器一起使用以自动进行连续、半连续、间歇、和/或周期性的读取，这同样可以上传/本地存储至RFID传感器装置、专用询问器、或在网络化的计算机服务器数据库120中。如果访问网络化的计算机系统不是一直可行，可以将周期性传感器读数暂时本地存储在RFID传感器装置或专用询问器中直到由用户获得而最终上传到计算机服务器数据库120。

优选地，振动传感器装置，在使用RFID实施时，通过来自询问器的RF信号获得其所有操作电力。然而，为了获得连续或半连续的振动传感器的读数而不需要附近的询问器，振动传感器装置可以是带有机载电源59(如硬币电池或优选的柔性印刷电池)的半有源或完全有源的装置。这种有源或半有源装置可以从机载应变传感器、加速度计和/或振动传感器获得连续或半连续读数，并将读数存储在本地机载存储器中。存储的读数可以定期由用户根据需要发送/下载到询问器。进一步设想，可以提供开关(类似于本文所描述的开关57)来进行按需读取。在其它实施例中，有源或半有源装置可获得连续或半连续的振动读数，并且如果感测的振动超过预定量(例如，超出规范的振动事件)，则只能将读数记录到存储器。附加益处包括提供用于与RFID询问器通信的更大无线范围、有源的通信协议(蓝牙、WiFi、蜂窝等)、有源的机载计算机数据处理、通过光的可视或可听的用户反馈、显示器或扬声器等。

有用的振动数据可以被连续地、半连续地、或周期性地捕获，从而使制造商在流体配件的有效使用寿命期间保持对流体配件和连接的管/管道状态保持清楚了解。所采集的数据可以根据需要最终存储在计算机服务器数据库120中。以这种方式，制造商和终端用户都可以跟踪和了解现场配件10的性能，以便所有有关各方对流体配件10继续保持符合其规范有高度的信心。可替代地，如果感测的读数表明配件10或连接的管/管道由于振动负荷而趋向脱离规范或已脱离规范，则可进入中心计算机数据库的所有方都能获知其状态。这可以使制造商联系终端用户或终端用户与制造商联系，安排维修或更换配件和/或连接管/管道。

参照上述的示例实施例描述了本发明。在阅读和理解本说明书后，会发生进行修改和更改或其它。包含了本发明的一个或多个方面的示例实施例旨在包括在所附权利要求范围内的所有此类修改和更改。