(57)【要約】【課題】学習などの長時間演算が不要であって、音源位置算出結果（＝クエンチ開始位置判定結果）の確からしさを明示できるクエンチ位置判定装置，それに用いる超電導コイル及びクエンチ位置判定方法を提供することにある。【解決手段】音響波検出器１，２，３は、超電導コイル２０のクエンチ発生直前に放出される音響波を検出する。位置算出部３８は、音響波検出器で検出した音響波の到着時間差から音響波の音源位置を算出する。音速算出部３９は、算出した音源位置と各検出器の設置位置から音響波の伝播速度（音速）を算出する。音速判定部４０は、音速算出部により算出した音速が、許容範囲記憶部４６に記憶している許容範囲の範囲内の場合にはクエンチ位置判定結果は有意であり、算出した音速が記憶している許容範囲の範囲外の場合にはクエンチ位置判定結果は有意でないと判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導コイルのクエンチ発生直前に放出される音響波を検出するための３個以上の音響波検出器と、該音響波検出器の各検出器で検出した音響波の到着時間差から音響波の音源位置を算出する音源位置算出手段と、該音源位置算出手段により算出した音源位置をクエンチ発生位置として表示する表示手段とを有するクエンチ位置判定装置であって、
算出した音源位置と各検出器の設置位置から音響波の伝播速度（音速）を算出する音速算出手段と、
音速の許容範囲を記憶する許容範囲記憶手段と、
前記音速算出手段により算出した音速が、前記許容範囲記憶手段に記憶している許容範囲の範囲内の場合にはクエンチ位置判定結果は有意であり、算出した音速が記憶している許容範囲の範囲外の場合にはクエンチ位置判定結果は有意でないと判定する音速判定手段とを備え、
該音速判定手段によるクエンチ判定位置の有意さの判定結果を、前記表示手段に表示することを特徴とするクエンチ位置判定装置。
【請求項２】
請求項１記載のクエンチ位置判定装置において、
前記音速算出手段により算出した音速と、前記許容範囲記憶手段に記憶している音速の許容範囲を、前記表示手段に表示することを特徴とするクエンチ位置判定装置。
【請求項３】
請求項１記載のクエンチ位置判定装置において、
前記音響波検出器は、４個以上の音響波検出器からなり、
４個の以上の前記音響波検出器から３個の音響波検出器を１組として、２組以上の組合せを選択する組合せ選択部とを備え、
前記音速算出手段は、各組の検出器の組合せからクエンチ位置と音速を算出し、
前記音速判定手段は、算出した音速が前記許容範囲記憶手段に記憶している許容範囲の範囲内の組のクエンチ位置判定結果は有意であり、算出した音速が前記許容範囲記憶手段に記憶している許容範囲の範囲外の組のクエンチ位置判定結果は有意でないと判定し、
さらに、前記音速判定手段により有意でないと判断した組のクエンチ判定位置は棄却して、有意と判定した組のクエンチ判定位置の平均値を総合的なクエンチ判定位置として算出する総合算出手段を備えることを特徴とするクエンチ位置判定装置。
【請求項４】
請求項１記載のクエンチ位置判定装置において、
前記音速判定手段がクエンチ判定位置が有意であると判定した場合と、クエンチ判定位置が有意でないと判定した場合とで、前記表示手段に表示するクエンチ位置表示方法を異ならしめることを特徴とするクエンチ位置判定装置。
【請求項５】
請求項１記載のクエンチ位置判定装置において、
前記表示手段は、各検出器で測定した音響波の波形と自動判定した音響波受信時刻とを表示するとともに、
各検出器で測定した音響波の受信時刻を再設定する受信時刻再設定手段を備えることを特徴とするクエンチ位置判定装置。
【請求項６】
超電導コイルのクエンチ発生直前に放出される音響波を検出するための３個以上の音響波検出器を用い、該音響波検出器の各検出器で検出した音響波の到着時間差から音響波の音源位置を算出し、算出した音源位置をクエンチ発生位置として表示するクエンチ位置判定方法であって、
算出した音源位置と各検出器の設置位置から音響波の伝播速度（音速）を算出し、
算出された音速が、予め入力されている音速の許容範囲の範囲内の場合にはクエンチ位置判定結果は有意であり、算出した音速が記憶している許容範囲の範囲外の場合にはクエンチ位置判定結果は有意でないと判定することを特徴とするクエンチ位置判定方法。
【請求項７】
超電導コイルのクエンチ発生直前に放出される音響波を検出するための４個以上の音響波検出器と、該音響波検出器の各検出器で検出した音響波の到着時間差から音響波の音源位置を算出する音源位置算出手段と、該音源位置算出手段により算出した音源位置をクエンチ発生位置として表示する表示手段とを有するクエンチ位置判定装置であって、
４個の以上の前記音響波検出器から３個の音響波検出器を１組として、２組以上の組合せを選択する組合せ選択部と、
該組合せ選択部により組み合わされた各組の音響波検出器により判定されたクエンチ位置の距離差を算出する距離差算出手段と、
距離差の許容範囲を記憶する許容範囲記憶手段と、
前記距離差算出手段により算出した距離差が、前記許容範囲記憶手段に記憶している許容範囲の範囲内の場合にはクエンチ位置判定結果は有意であり、算出した距離差が記憶している許容範囲の範囲外の場合にはクエンチ位置判定結果は有意でないと判定する距離差判定手段とを備え、
該音速判定手段によるクエンチ判定位置の有意さの判定結果を、前記表示手段に表示することを特徴とするクエンチ位置判定装置。
【請求項８】
ボビンに巻回された巻線を有するとともに、その巻線の外周若しくは内周に３個以上の音響波検出器が設置された超伝導コイルであって、
前記音響波検出器を外部のクエンチ位置判定装置に接続可能なコネクタと、
前記音響波検出器の設置位置の情報、および、超電導コイルを構成する主要材料の音速の情報を記憶した記憶手段を備えることを特徴とする超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイルのクエンチ開始位置を判定するクエンチ位置判定装置，それに用いる超電導コイル及びクエンチ位置判定方法に係り、特に、クエンチ発生直前に放出される音響波（アコースティック・エミッション（ＡＥ）：Acoustic Emission）を複数の検出器で受信し、その受信時間の差からＡＥの音源位置をクエンチ開始位置として判定するクエンチ位置判定装置，それに用いる超電導コイル及びクエンチ位置判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導コイルの励磁中の巻線（超電導線）において、熱的，電磁気的，あるいは機械的擾乱によって生じる急激かつ制御不能な常電導遷移が発生することがあり、これを「クエンチ」と称している。クエンチの発生を防止するためには、クエンチ原因を解明して次機超電導コイルの設計にその対策を反映させる方法や、超電導コイルの励磁中にクエンチ原因となりうる擾乱の発生状況を監視しながら励磁条件を適切にコントロールしていく方法がある。クエンチの発生原因の候補としては、
（１）超電導コイルの巻線が変位するワイヤームーブメント、
（２）巻線間に充填してある絶縁樹脂に微小な割れが発生する樹脂クラック、
（３）フラックスジャンプなどによる超電導線（巻線）の不安定性、
の３種類に大別できる。なお、分類の表現を変えれば、（１），（２）は機械的擾乱に分類でき、（３）は機械的擾乱以外の擾乱という枠に分類される。
【０００３】
機械的擾乱で発生する音響波を検出するための複数のＡＥ（Acoustic Emission）センサが超電導コイルに備えてあれば、ＡＥの受信時間の差からＡＥ音源の位置を算出することが可能である。算出したＡＥ音源は、機械的擾乱の発生位置であり、クエンチ開始位置でもあると判定することができる。このように、クエンチ発生直前に放出される音響波の受信時間差から音源位置を算出し、算出した音源位置がクエンチ開始位置であると判定するものは、例えば、非特許文献１として、知られている。
【０００４】
また、目的をクエンチ位置判定とは限定せず、複数のセンサで振動波（音響波）を検出して音源位置を算出するものも知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の例では、音源から最短距離で伝播した直達波を高感度で受信した検出器と、最短経路以外を伝播した反射波を高感度で受信した検出器が混在した場合、音源位置の誤差が大きくなるので、ニューラルネットワークを用いて各検出器の受信時間が直達波の受信時間となるように補正してから音源位置を算出するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−５０５２７号公報
【非特許文献１】第７４回２００６年度春季  低温工学・超電導学会  講演概要集  （２００６年５月１５日発行），松井、青木、山田，ｐｐ．８９，１Ｄ−ａ０７「超電導コイルにおけるＡＥ発生位置評定法の実験的検討」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載のように、ニューラルネットワークを用いた時間補正法を用いる場合、ネットワークの学習に必要な教師信号を大量に与える際に多大な学習時間を要する、補正回路の演算内容が操作者から確認できないため算出結果のどの程度確からしいかについて操作者が不安を感じる、などの問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、学習などの長時間演算が不要であって、音源位置算出結果（＝クエンチ開始位置判定結果）の確からしさを明示できるクエンチ位置判定装置，それに用いる超電導コイル及びクエンチ位置判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、超電導コイルのクエンチ発生直前に放出される音響波を検出するための３個以上の音響波検出器と、該音響波検出器の各検出器で検出した音響波の到着時間差から音響波の音源位置を算出する音源位置算出手段と、該音源位置算出手段により算出した音源位置をクエンチ発生位置として表示する表示手段とを有するクエンチ位置判定装置であって、算出した音源位置と各検出器の設置位置から音響波の伝播速度（音速）を算出する音速算出手段と、音速の許容範囲を記憶する許容範囲記憶手段と、前記音速算出手段により算出した音速が、前記許容範囲記憶手段に記憶している許容範囲の範囲内の場合にはクエンチ位置判定結果は有意であり、算出した音速が記憶している許容範囲の範囲外の場合にはクエンチ位置判定結果は有意でないと判定する音速判定手段とを備え、該音速判定手段によるクエンチ判定位置の有意さの判定結果を、前記表示手段に表示するようにしたものである。  
かかる構成により、学習などの長時間演算が不要であって、音源位置算出結果の確からしさを明示できるものとなる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記音速算出手段により算出した音速と、前記許容範囲記憶手段に記憶している音速の許容範囲を、前記表示手段に表示するようにしたものである。
【００１０】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記音響波検出器は、４個以上の音響波検出器からなり、４個の以上の前記音響波検出器から３個の音響波検出器を１組として、２組以上の組合せを選択する組合せ選択部とを備え、前記音速算出手段は、各組の検出器の組合せからクエンチ位置と音速を算出し、前記音速判定手段は、算出した音速が前記許容範囲記憶手段に記憶している許容範囲の範囲内の組のクエンチ位置判定結果は有意であり、算出した音速が前記許容範囲記憶手段に記憶している許容範囲の範囲外の組のクエンチ位置判定結果は有意でないと判定し、さらに、前記音速判定手段により有意でないと判断した組のクエンチ判定位置は棄却して、有意と判定した組のクエンチ判定位置の平均値を総合的なクエンチ判定位置として算出する総合算出手段を備えるようにしたものである。
【００１１】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記音速判定手段がクエンチ判定位置が有意であると判定した場合と、クエンチ判定位置が有意でないと判定した場合とで、前記表示手段に表示するクエンチ位置表示方法を異ならしめるものである。
【００１２】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記表示手段は、各検出器で測定した音響波の波形と自動判定した音響波受信時刻とを表示するとともに、各検出器で測定した音響波の受信時刻を再設定する受信時刻再設定手段を備えるようにしたものである。
【００１３】
（６）また、上記目的を達成するために、本発明は、超電導コイルのクエンチ発生直前に放出される音響波を検出するための３個以上の音響波検出器を用い、該音響波検出器の各検出器で検出した音響波の到着時間差から音響波の音源位置を算出し、算出した音源位置をクエンチ発生位置として表示するクエンチ位置判定方法であって、算出した音源位置と各検出器の設置位置から音響波の伝播速度（音速）を算出し、算出された音速が、予め入力されている音速の許容範囲の範囲内の場合にはクエンチ位置判定結果は有意であり、算出した音速が記憶している許容範囲の範囲外の場合にはクエンチ位置判定結果は有意でないと判定するようにしたものである。  
かかる方法により、学習などの長時間演算が不要であって、音源位置算出結果の確からしさを明示できるものとなる。
【００１４】
（７）さらに、上記目的を達成するために、本発明は、超電導コイルのクエンチ発生直前に放出される音響波を検出するための４個以上の音響波検出器と、該音響波検出器の各検出器で検出した音響波の到着時間差から音響波の音源位置を算出する音源位置算出手段と、該音源位置算出手段により算出した音源位置をクエンチ発生位置として表示する表示手段とを有するクエンチ位置判定装置であって、４個の以上の前記音響波検出器から３個の音響波検出器を１組として、２組以上の組合せを選択する組合せ選択部と、該組合せ選択部により組み合わされた各組の音響波検出器により判定されたクエンチ位置の距離差を算出する距離差算出手段と、距離差の許容範囲を記憶する許容範囲記憶手段と、前記距離差算出手段により算出した距離差が、前記許容範囲記憶手段に記憶している許容範囲の範囲内の場合にはクエンチ位置判定結果は有意であり、算出した距離差が記憶している許容範囲の範囲外の場合にはクエンチ位置判定結果は有意でないと判定する距離差判定手段とを備え、該音速判定手段によるクエンチ判定位置の有意さの判定結果を、前記表示手段に表示するようにしたものである。  
かかる構成により、学習などの長時間演算が不要であって、音源位置算出結果の確からしさを明示できるものとなる。
【００１５】
（８）また、上記目的を達成するために、本発明は、ボビンに巻回された巻線を有するとともに、その巻線の外周若しくは内周に３個以上の音響波検出器が設置された超伝導コイルであって、前記音響波検出器を外部のクエンチ位置判定装置に接続可能なコネクタと、前記音響波検出器の設置位置の情報、および、超電導コイルを構成する主要材料の音速の情報を記憶した記憶手段を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、学習などの長時間演算が不要であって、音源位置算出結果の確からしさを明示できるものとなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、学習などの長時間演算が不要であって、音源位置算出結果（＝クエンチ開始位置判定結果）の確からしさを明示できるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１〜図７を用いて、本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態によるクエンチ位置判定装置を備えた超伝導コイル装置の全体構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置を備えた超伝導コイル装置の全体構成図である。
【００１８】
本実施形態による超伝導コイル装置は、主として、超伝導コイル２０と、励磁電源２６と、クエンチ検出器２５と、クエンチ位置判定装置３０とから構成されている。
【００１９】
超電導コイル２０は、ボビン２１に、巻線２２を巻き回して樹脂含浸し、その外周側にバインド２３を配置した構造をしている。励磁電源２６は、超電導コイル２０の図示していないパワーリードに接続され、超電導コイル２０を励磁する。超電導コイル２０の側の図示していない計測端子は、クエンチ検出器２５に接続されている。超電導コイル２０がクエンチすると、クエンチ検出器２５がクエンチ検出信号を発信し、励磁電源２６の励磁回路を超電導コイルから遮断できるようにしている。これと同時に、絶縁アンプ２７経由で、クエンチ位置判定装置３０の記録指令部３４がクエンチ検出信号を受信する。
【００２０】
また、超電導コイル２０の外周には、３個の音響波検出器１，２，３が設置されている。図示の例では、音響検出器の数は、３個としているが、４個以上でもよいものである。また、音響検出器は、超伝導コイル２０の内周側に設置してもよいものである。複数の音響検出器は、超伝導コイル２０の外周の周方向に等間隔で配置されている。音響波検出器１，２，３の出力は、入力コネクタ３１を介して、クエンチ位置判定装置３０に取り込まれる。クエンチ位置判定装置３０は、音響波検出器１，２，３によって検出される音響波信号を用いて、クエンチ位置を判定する。
【００２１】
ここで、図２を用いて、本実施形態によるクエンチ位置判定装置によるクエンチ位置判定の原理について説明する。  
図２は、本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置によるクエンチ位置判定の原理説明図である。
【００２２】
図２において、図２（Ａ）は、超伝導コイル２０の水平断面図を示し、図２（Ｂ）は、超伝導コイル２０の直線近似展開図を示している。図２（Ｃ）は、２次元近似での音響波伝播経路を示し、図２（Ｄ）は、１次元近似での音響波伝播経路を示している。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、超電導コイル２０の周方向のクエンチ位置を判定するために、４個の音響波検出器１，２，３，４を超電導コイル２０の外周側に設置している。図１に示した例では、音響波検出器の数は、３個であったが、ここでは、説明の都合上、４個としている。
【００２４】
図２（Ａ）に示すような円形の超電導コイル２０を直線状に展開すると、図２（Ｂ）のように近似できる。
【００２５】
図２（Ｂ）の直線近似図上で、音響波が２次元座標上で伝播すると考えたときの伝播経路は、図２（Ｃ）のようになる。ここで、座標（ｘ０，ｙ０）で発生した音響波を、最初に受信する検出器（この場合は検出器２）のｘ座標をｘ１、２番目に受信する検出器（この場合は検出器３）のｘ座標をｘ２、ｘ１側に位置する次の検出器（この場合は検出器１）の座標をｘ３、ｘ２側に位置する次の検出器（この場合は検出器４）のｘ座標をｘ４とする。
【００２６】
２次元で考えると、音響波は、ベクトルｐ１〜ｐ４で示す伝播経路で各検出器に伝播する。これを、さらに１次元伝播に簡略化して、ベクトルｐ１〜ｐ４をｘ軸上に投影した成分ｑ１〜ｑ４を音響波の伝播経路として近似する。音響波の音速をＶｘ［ｍ／ｓ］、音源で発生した音響波が一番近い検出器に到達するまでの時間をｔ［ｓ］、第２，第３，第４の検出器の受信時刻と第１の検出器の受信時刻の差を、Ｔ１［ｓ］，Ｔ２［ｓ］，Ｔ３［ｓ］とすると、１次元近似モデルは図２（Ｄ）のように図示でき、音源から各検出器までの伝播時間は、以下の式（１），式（２），式（３），式（４）で表される。  
Ｖｘ×ｔ＝（ｘ０−ｘ１）  …（１）
Ｖｘ×（ｔ＋Ｔ１）＝（ｘ２−ｘ０）  …（２）
Ｖｘ×（ｔ＋Ｔ２）＝（ｘ０−ｘ３）  …（３）
Ｖｘ×（ｔ＋Ｔ３）＝（ｘ４−ｘ０）  …（４）
ここで、時間ｔ［ｓ］は実際には測定できず、測定できるのは、時間差Ｔ１［ｓ］，Ｔ２［ｓ］，Ｔ３［ｓ］の値である。
【００２７】
音響波の伝播を１次元で近似した場合、３個の検出器の受信時刻から、２つの伝播時間差が算出できるので、音源位置を算出可能である。式（１），式（２），式（３）より、ｘ１、ｘ２、ｘ３に位置する３つの検出器（検出器２，検出器３，検出器１）の受信時刻から算出できる音源の座標ｘ０（１２３）と音速Ｖｘ（１２３）は、以下の式（５），式（６）から算出できる。  
ｘ０（１２３）＝｛ｘ１＋ｘ２−（Ｔ１／Ｔ２）×（ｘ１−ｘ３）｝／２  …（５）
Ｖｘ（１２３）＝（ｘ１−ｘ３）／Ｔ２  …（６）
ここで、式（５）は、検出器の位置座標と検出器間の受信時間差から音源位置を求めており、数式中に音速の項を含んでいない。したがって、本方法は音速の値が事前に判っていない場合でも音源位置を近似的に算出できる。また、式（５）と式（６）は、同じ座標と受信時間差から算出した値なので、このときの算出音速Ｖｘ（１２３）が妥当な範囲内であると判断できれば、音源座標ｘ０（１２３）も妥当である（確からしい）と判断できる。
【００２８】
これと独立して、式（１），式（２），式（４）より、ｘ１，ｘ２，ｘ４に位置する３つの検出器（検出器２，検出器３，検出器４）の受信時刻から算出できる音源の座標ｘ０（１２４）と音速Ｖｘ（１２４）は、以下の式（７），式（８）から算出できる。  
ｘ０（１２４）  ＝  ｛ｘ１＋ｘ２−Ｔ１／（Ｔ３−Ｔ１）×（ｘ４−ｘ２）｝／２  …（７）
Ｖｘ（１２４）  ＝  （ｘ４−ｘ２）／（Ｔ３−Ｔ１）  …（８）
この場合も、音速Ｖｘ（１２４）が妥当な範囲内あるかどうかで、音源座標ｘ０（１２４）の確からしさを判断することができる。
【００２９】
また、ｘ１，ｘ２，ｘ３に位置する３つの検出器の受信時刻から算出した音源座標ｘ０（１２３）と、ｘ１，ｘ２，ｘ４に位置する３つの検出器の受信時刻から算出した音源座標ｘ０（１２４）の値が近ければ、両方の算出音源位置は確からしいが、両者の値が離れている場合には少なくとも一方の算出音源位置は確からしくないと判断することもできる。
【００３０】
ここで、式（１）〜式（８）に示したような収束演算を用いない演算であれば、短い時間で音源位置と音速を再計算することが可能である。
【００３１】
次に、図１及び図３〜図７を用いて、本実施形態によるクエンチ位置判定装置３０の構成及び動作について説明する。  
図３は、本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置における処理及び操作者の操作内容を示すフローチャートである。
【００３２】
図３に示すフローチャートにおける全体の流れは、励磁前に操作者が行う設定作業（ステップＦ１）、装置内の自動演算（ステップＦ２）、演算結果を見て操作者が下す判断・操作（ステップＦ４）、の３つの部分に大きく分類できる。
【００３３】
クエンチ位置判定装置３０の入力部４３は、マウスやキーボードからなる。クエンチ位置判定装置３０の操作者は、入力部４３を用いて、音源位置と音速の算出に必要な情報を算出条件記憶部４５に予め記憶させる（図３のステップＦ１１）。ここでいう必要な情報とは、音響検出器１，２，３の超伝導コイルの外周における位置であり、例えば、図１の例では、０°の位置を基準としたときの、音響検出器１，２，３の超伝導コイルの外周における位置である。また、同様に、妥当と考える音速の許容範囲を許容範囲記憶部４６に記憶させる（図３のステップＦ１２）。
【００３４】
ここで、図４を用いて、本実施形態によるクエンチ位置判定装置３０における音速許容範囲の入力操作について説明する。  
図４は、本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置における音速許容範囲の入力画面の説明図である。
【００３５】
操作者は、入力部４３を用いて、図４に示す入力画面の入力枠５１に、超電導コイル２０の周方向の理論音速値を、入力枠５２には＋側の許容誤差を、入力枠５３には−側の許容誤差を入力する。図４に示す入力画面は、図１に示したクエンチ位置判定装置３０の表示部４２に表示される。
【００３６】
超電導コイル２０の周方向の理論音速値は、超伝導コイル２０の材料によって決まる値である。例えば、超伝導コイル２０の材料がニオブチタンである場合、理論音速値は、５０００ｍ／ｓとなる。また、許容誤差は、例えば、±２０％とすると、１０００ｍ／ｓとなる。表示枠５４には、上記入力値から算出した音速の許容範囲が表示されるので、操作者はこの表示を確認して問題なければ、これらの値を記憶させ、入力画面を閉じる。
【００３７】
図１に示すように、音響波検出器１，２，３の信号ケーブルは、入力コネクタ３１に接続されている。音響波検出器１，２，３によって検出された音響波信号は、それぞれ、アンプ３２ａ，３２ｂ，３２ｃにより増幅され、Ａ／Ｄボード３３によって、アナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された音響波信号は、メモリ３５に記憶される（図３のステップＦ２１）。メモリ３５に記憶される音響波信号は、一定時間幅としており、記録指令部３４からの指令が無ければ、常に最新の音響波信号にメモリの内容を更新する（図３のステップＦ２２，Ｆ２３）。一方、超電導コイル２０がクエンチすると、クエンチ検出器２５がクエンチ検出信号を発信し、絶縁アンプ２７経由で記録指令部３４がクエンチ検出信号を受信する。その結果、記録指令部３４からの指令によってメモリ３５はデジタル信号の更新を停止し、記憶している音響波信号をハードディスク（ＨＤ）３６に記録する（図３のステップＦ２２，Ｆ２４）。
【００３８】
受信時刻判定部３７は、記録した音響波信号から、クエンチ検出信号の直前の音響波信号を探索し、その音響波信号の受信時刻を自動判定する（図３のステップＦ２５）。位置算出部３８は、受信時刻判定部３７で判定された、各検出器で検出した音響波信号の受信時刻から時間差を算出し、この時間差及び算出条件記憶部４５に記憶された音源位置とを用いて、前述の式（５）により音源位置を算出する（図３のステップＦ２６）。また、音速算出部３９は、受信時刻判定部３７で判定された時間差と、算出条件記憶部４５に記憶された音源位置と音速の算出に必要な情報とを用いて、前述の式（６）により音速を算出する（図３のステップＦ２７）。音速判定部４０は、許容範囲記憶部４６に記憶している音速の許容範囲と算出した音速を比較し、音源位置や音速の算出結果が確からしいかどうかを判定する（図３のステップＦ２８）。音速を指標として、算出音速が許容範囲内ならば、確からしさを「○」とし（図３のステップＦ２９）、許容範囲外ならば、確かさを「×」とする（図３のステップＦ３０）。そして、これらの音源位置、音速、確からしさの算出・判定結果は、算出結果記憶部４１に記憶させると共に、表示部４２に表示する（図３のステップＦ３１）。
【００３９】
ここで、図５を用いて、本実施形態によるクエンチ位置判定装置３０におけるクエンチ位置判定結果について説明する。  
図５は、本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置におけるクエンチ位置判定結果の説明図である。
【００４０】
図５は、図１に示したクエンチ位置判定装置３０の表示部４２に表示されるクエンチ位置判定結果を示している。表示項目５５には、位置算出部３８により算出したクエンチ開始位置（＝音響波の音源位置）を示している。本例では、超電導コイルの周方向の１次元での位置を算出しているので、１つの位置算出結果に対して周方向角度（○○○°）、および、０°を距離基準（０．０ｍｍ）としたときの外周上の距離（○○．○ｍｍ）の２種類の数値表示方法があり、両方の方法で表示している。
【００４１】
表示項目５６には、音速算出部３９により算出された音速の算出結果を示している。図示した例では、算出音速が許容範囲から逸脱していたので、出力項目５７に判定位置の確からしさの評価結果は「×」であると表示している。これらの算出結果は画面左側の平面図にマーカー５８として表示されている。算出したクエンチ開始位置の周方向位置に相当する場所にマーカー５８を表示しているが、算出音速が許容範囲を逸脱していて確からしくないので、マーカー５８を点線で表示すると共に「？」マークも表示している。
【００４２】
次に、図１の受信時刻再設定部４４の動作について、図６及び図７を用いて説明する。  
図６は、本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置における受信時刻再設定の説明図である。図７は、本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置におけるクエンチ位置判定結果の説明図である。
【００４３】
図１の受信時刻再設定部４４は、受信時刻を再設定するために用いられる。操作者が入力部４３からの操作によって、受信時刻再設定部４４で受信時刻を再設定すると、位置検出部３８，音速算出部３９，音速判定部４０は再計算を行い、その結果を算出結果記憶部４１に記憶させると共に、表示部４２に表示する（図３のステップＦ４１，Ｆ４２）。
【００４４】
図５に示した表示例で、操作者が「受信時刻を再設定する」ことを選択すると、図６に示すような受信時刻再設定画面に画面が切り替わる。クエンチ位置判定装置３０は、収録した音響波波形５９ａ，５９ｂ，５９ｃが上側しきい値６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｃまたは下側しきい値６１ａ，６１ｂ，６１ｃから信号が逸脱した時点をもって音響波受信時刻と自動判断しており、自動判定した受信時刻を自動カーソル６２ａ，６２ｂ，６２ｃのように示している。操作者は、収録波形を見ながら、入力部４３を用いて手動カーソル６３ａ，６３ｂ，６３ｃを左右に移動させ、各音響信号の受信時刻を再設定する。
【００４５】
再設定した受信時刻を画面で確認し、再計算の指令を入力すると、図７に示すようなクエンチ位置判定結果を示す画面に切り替わる。表示項目６６の音速は許容範囲内に収まっているので、表示項目６４のクエンチ位置再計算結果は確からしいと判断でき、その判定結果を表示項目６７に「○」として表示している。これらの再計算結果は画面左側の平面図にマーカー６８として表示されている。算出したクエンチ開始位置の周方向位置に相当する場所にマーカー６８を表示しており、算出音速が許容範囲に収まっていて確からしいのでマーカー６８を実線で表示している。この場合には、図４のマーカー５８に併記したような「？」マークは表示していない。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、学習などの長時間演算することなく、クエンチ開始位置判定結果の確からしさを把握することができる。
【００４７】
また、位置算出結果が確からしくないと判定された場合に、操作者が受信時刻を再設定して、その後、直ちに音源位置の再計算結果とその確からしさを確認することができる。
【００４８】
以下、図８〜図１２を用いて、本発明の他の実施形態によるクエンチ位置判定装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図８を用いて、本実施形態によるクエンチ位置判定装置を備えた超伝導コイル装置の全体構成について説明する。  
図８は、本発明の他の実施形態によるクエンチ位置判定装置を備えた超伝導コイル装置の全体構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００４９】
超電導コイル２０は、ボビン２１に、巻線２２，バインド２３を配置した構造である。超電導コイル２０は、図示していない他の構造材・部品と共に外層７４の内部に納められている。製造段階で外層７４を封止した後は、寸法調査などのために外層７４を開放することは極めて困難である。そのため、超電導コイル２０の主要寸法、音響波検出器設置位置、および、超電導コイルを構成する主要材料の音速などの情報を記憶媒体７６に記録し、この記憶媒体７６は外層７４に設けたポケット７５に格納している。なお、超電導コイル２０の励磁時にはポケット７５の位置で磁場が発生するので、記憶媒体７６には磁気的な媒体は用いず、ＣＤのような光学的な記憶媒体を用いている。
【００５０】
超電導コイル２０のボビン２１の内周には、４個の音響波検出器１，２，３，４を周方向に等間隔で配置している。本実施形態では、複数個の音響波検出器の内、３個を一組として、クエンチ位置判定を行っている。そして、複数組の音響波検出器におり、複数回のクエンチ位置判定を行うようにしているため、本実施形態では、音響波検出器の数は、４個以上としている。また、音響波検出器の設置位置は、超伝導コイル２０の内周としているが、バインド２３の外周に配置してもよいものである。
【００５１】
音響波検出器１，２，３，４の信号線は、外層７４に取付けられた出力コネクタ７７に配線されている。クエンチ位置判定をするときに外部配線ケーブル８１を出力コネクタ７７に接続し、クエンチ位置判定をしないときには外部配線ケーブル８１をはずしておける構造としている。
【００５２】
超電導コイル２０は励磁電源２６で励磁し、クエンチ検出器２５でクエンチの有無をモニタする。
【００５３】
クエンチ位置判定は、ボビン２１の内周側に設置した音響波検出器１，２，３，４からの信号に基づいて、クエンチ位置判定装置３０Ａにより行われる。クエンチ位置判定装置３０Ａは、図１に示したクエンチ位置判定装置３０の構成に加えて、組合せ選択部４７と、距離差算出部４８と、距離差判定部４９と、総合結果判定部５０と、読取り部５１とを備えている。
【００５４】
次に、図８〜図１２を用いて、本実施形態によるクエンチ位置判定装置３０Ａの構成及び動作について説明する。  
図９及び図１０は、本発明の他の実施形態によるクエンチ位置判定装置における処理及び操作者の操作内容を示すフローチャートである。
【００５５】
図９及び図１０に示すフローチャートにおける全体の流れは、励磁前に操作者が行う設定作業（ステップＦ１）、装置内の自動演算（ステップＦ２）、演算結果を見て操作者が下す判断・操作（ステップＦ４）、の３つの部分に大きく分類できる。また、図１０のステップＦ３５は、図９のステップＦ３６から続く処理であり、図１０のステップＦ４２は、図９のステップＦ３２に続く処理である。
【００５６】
クエンチ位置判定装置３０Ａの操作者は、記憶媒体７６をポケット７５から取出し、読取り部５１に挿入して、音源位置と音速の算出に必要な情報を算出条件記憶部４５に記憶させる（図９のステップＦ１１Ａ）。また、マウスやキーボードからなる入力部４３を用いて妥当と考える音速の許容範囲、および、距離差の許容範囲を許容範囲記憶部４６に記憶させる（図９のステップＦ１２Ａ）。なお、図３の例と同様に、入力部４３を用いて、音源位置と音速の算出に必要な情報を入力し、算出条件記憶部４５に記憶させるようにすることもできる。
【００５７】
外部配線ケーブル８１は、出力コネクタ７７と、入力コネクタ３１とに接続される。音響波検出器１，２，３，４からの信号は、アンプ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄで増幅した後、Ａ／Ｄボード３３でデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された音響波信号は、メモリ３５に記憶される（図９のステップＦ２１）。メモリ３５に記憶される音響波信号は、一定時間幅としており、記録指令部３４からの指令が無ければ、常に最新の音響波信号にメモリの内容を更新する（図９のステップＦ２２，Ｆ２３）。一方、超電導コイル２０がクエンチすると、クエンチ検出器２５がクエンチ検出信号を発信し、絶縁アンプ２７経由で記録指令部３４がクエンチ検出信号を受信する。その結果、記録指令部３４からの指令によってメモリ３５はデジタル信号の更新を停止し、記憶している音響波信号をハードディスク（ＨＤ）３６に記録する（図９のステップＦ２２，Ｆ２４）。
【００５８】
受信時刻判定部３７は、各受信時刻を自動判定する（図９のステップＦ２５）。組合せ選択部４７は、受信時刻を判定した４つの信号の中から音源位置・音速の算出に必要な３信号の組を選択する（図９のステップＦ３２）。位置算出部３８と、音速算出部３９と、音速判定部４０とは、図３にて説明したようにして、音源位置、音速、音源位置の確からしさを算出・判定し（図９のステップＦ２６，Ｆ２７，Ｆ２８，Ｆ２９，Ｆ３０）、その結果を、検出器の組合せとともに、算出結果記憶部４１に記憶する（図９のステップＦ３１Ａ）。
【００５９】
次に、組合せ選択部４７は、上述した３信号の組とは異なる３信号の組合せを再選択し、音速、音源位置の確からしさを再計算して算出結果記憶部４１に記憶する（図９のステップＦ３３，Ｆ３４，Ｆ３２〜Ｆ３１Ａ）。
【００６０】
このようにして、複数の信号の組を選択し、各組の信号から算出した音源位置を算出・記憶する。距離差算出部４８は、各組で算出された音源位置の距離差を算出する（図１０のステップＦ３５，Ｆ３６）。距離差判定部４９は、距離差算出部４８で算出された各組で算出された音源位置の距離差に対して、距離差の許容値を指標として、音源位置の確からしさを判定して、記憶する（図１０のステップＦ２８Ｂ，Ｆ２９Ｂ，Ｆ３０Ｂ，Ｆ３１Ｂ）。ここで、距離差の許容値は、例えば、数十ｍｍ程度とする。
【００６１】
距離差による確かさの判定を、選択すべき全ての組合せに対して実行し（図１０のステップＦ３７，Ｆ３８）、さらに、総合判定結果を算出する（図１０のステップＦ３９）。これらの算出結果は、表示部４２に表示される。
【００６２】
ここで、図１１を用いて、本実施形態によるクエンチ位置判定装置３０Ａにおけるクエンチ位置判定結果について説明する。  
図１１は、本発明の他の実施形態によるクエンチ位置判定装置におけるクエンチ位置判定結果の説明図である。
【００６３】
図１１は、距離差を指標とした確からしさを併記したクエンチ位置判定結果の画面表示例を示している。テーブル１１１には、各組の３信号から算出したクエンチ開始位置（＝音源位置）の算出結果を表示している。平面図１１３には、それらのクエンチ開始位置をマーカーで表示している。テーブル１１２では、各組間の距離差、および、距離差を指標としたクエンチ開始位置の確からしさの判定結果を表示している。テーブル１１２の表示結果からは、Ｄ組を含む組間の距離差は大きいが、Ｄ組を含まない組間の距離差は小さくなっており、Ａ組、Ｂ組、Ｃ組の一算出結果は比較的確からしいことが読取れる。
【００６４】
ここで、図１２を用いて、本実施形態によるクエンチ位置判定装置３０Ａにおけるクエンチ位置の総合判定結果について説明する。  
図１２は、本発明の他の実施形態によるクエンチ位置判定装置におけるクエンチ位置の総合判定結果の説明図である。
【００６５】
図８に示した算出結果記憶部４１には、上述した距離差の指標だけでなく、音速の指標も記憶されている。総合結果算出部５０は、音源位置を算出した複数組の信号のうち、音速の算出結果が許容範囲内に収まっている組の音源位置の平均値を算出し、これを表示部４２に表示する。
【００６６】
図１２は、音速を指標とした確からしさを併記したクエンチ位置判定結果の画面表示例を示している。テーブル１１４には、各組の音源位置、音速、音速を指標とした判定結果が表示されている。Ａ組、Ｂ組、Ｃ組の判定は「○」になっているので、位置と音速の算出結果は濃い色で表示してあり、Ｄ組の判定「×」になっているので、位置と音速の算出結果は薄い色で表示している。判定が「○」となった、Ａ組、Ｂ組、Ｃ組の音源の平均位置を総合判定結果として表示項目１１５に表示している。平面図１１６にはこれらの算出結果をマーカーで表示している。判定結果が「○」になったＡ組、Ｂ組、Ｃ組の音源位置を細い実線で、判定結果が「×」になったＤ組音源位置を細い点線で、総合判定結果を太い実線で表示している。
【００６７】
なお、受信時刻の再設定が必要な場合には、操作者が入力部４３からの操作によって、受信時刻再設定部４４で受信時刻を再設定すると、位置検出部３８，音速算出部３９，音速判定部４０は再計算を行い、その結果を算出結果記憶部４１に記憶させると共に、表示部４２に表示する（図１０のステップＦ４１，Ｆ４２）。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態によれば、学習などの長時間演算することなく、クエンチ開始位置判定結果の確からしさを把握することができる。
【００６９】
また、距離差だけでなく、音速差を用いても、判定結果の確からしさを判定することができる。
【００７０】
また、位置算出結果が確からしくないと判定された場合に、操作者が受信時刻を再設定して、その後、直ちに音源位置の再計算結果とその確からしさを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置を備えた超伝導コイル装置の全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置によるクエンチ位置判定の原理説明図である。
【図３】本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置における処理及び操作者の操作内容を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置における音速許容範囲の入力画面の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置におけるクエンチ位置判定結果の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置における受信時刻再設定の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態によるクエンチ位置判定装置におけるクエンチ位置判定結果の説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるクエンチ位置判定装置を備えた超伝導コイル装置の全体構成図である。
【図９】本発明の他の実施形態によるクエンチ位置判定装置における処理及び操作者の操作内容を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の他の実施形態によるクエンチ位置判定装置における処理及び操作者の操作内容を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の他の実施形態によるクエンチ位置判定装置におけるクエンチ位置判定結果の説明図である。
【図１２】本発明の他の実施形態によるクエンチ位置判定装置におけるクエンチ位置の総合判定結果の説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１，２，３，４…音響波検出器
２０…超電導コイル
２１…ボビン
２２…バインド
３０，３０Ａ…クエンチ位置判定装置
３２…アンプ
３３…Ａ／Ｄボード
３５…メモリ
３６…ハードディスク(ＨＤ)
３７…受信時刻判定部
３８…位置算出部
３９…音速算出部
４０…音速判定部
４２…表示部
４６…許容範囲記憶部
４７…組合せ選択部
４８…距離差算出部
４９…距離差判定部
５０…総合結果算出部
５１…読取り部
７４…外層
７６…記憶媒体
【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】
2010092967.tif 000011
【図１０】
2010092967.tif 000012
【図１１】
2010092967.tif 000013
【図１２】
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