JPH0580102A - 超電導体のクエンチ測定装置及び方法 - Google Patents
超電導体のクエンチ測定装置及び方法Info
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- JPH0580102A JPH0580102A JP4057343A JP5734392A JPH0580102A JP H0580102 A JPH0580102 A JP H0580102A JP 4057343 A JP4057343 A JP 4057343A JP 5734392 A JP5734392 A JP 5734392A JP H0580102 A JPH0580102 A JP H0580102A
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- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 超電導コイルに隣接してそれと熱伝達関係に
配置したセンサーを用いて、センサーにより構成される
伝送線の抵抗変化により反射するエコーパルスを評価す
ることにより、超電導コイルのクエンチ領域の存在、位
置及び強度を検出する。 【構成】 超電導材料製で、特性インピーダンスを有
し、始端部８と終端部９とを備え、超電導コイル１１に
隣接してそれと熱伝達関係に配置されており、超電導コ
イル１１の一部が通常の状態となってクエンチ領域が発
生すると超電導コイル１１のクエンチ領域に隣接する位
置で熱伝達により対応の抵抗性領域が生じてインピーダ
ンスのミスマッチが発生するセンサー５と、センサー５
の始端部８に配置したパルス発生器２１と、パルス発生
器２１とセンサー５との間に作動的に接続した受信器２
５と、時間インターバルを測定して必要な計算をするプ
ロセッサー２７とを備える。
配置したセンサーを用いて、センサーにより構成される
伝送線の抵抗変化により反射するエコーパルスを評価す
ることにより、超電導コイルのクエンチ領域の存在、位
置及び強度を検出する。 【構成】 超電導材料製で、特性インピーダンスを有
し、始端部８と終端部９とを備え、超電導コイル１１に
隣接してそれと熱伝達関係に配置されており、超電導コ
イル１１の一部が通常の状態となってクエンチ領域が発
生すると超電導コイル１１のクエンチ領域に隣接する位
置で熱伝達により対応の抵抗性領域が生じてインピーダ
ンスのミスマッチが発生するセンサー５と、センサー５
の始端部８に配置したパルス発生器２１と、パルス発生
器２１とセンサー５との間に作動的に接続した受信器２
５と、時間インターバルを測定して必要な計算をするプ
ロセッサー２７とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導コイルに隣接し
てそれと熱伝達関係に配置したセンサーを用いて、伝送
線の抵抗の変動により反射するエコーパルスを評価する
ことにより、超電導コイルのクエンチ領域を検出すると
共にその位置を測定する装置及び方法に関する。
てそれと熱伝達関係に配置したセンサーを用いて、伝送
線の抵抗の変動により反射するエコーパルスを評価する
ことにより、超電導コイルのクエンチ領域を検出すると
共にその位置を測定する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導インダクター（または磁石）は多
量のエネルギーを貯蔵できる。さらに、これらの超電導
インダクター（または磁石）は高い磁界を発生できる。
超電導インダクターがこれらの目的のため極めて高い効
率をもつのは、超電導電流パスに抵抗加熱に起因するエ
ネルギーのロスがないからである。超電導体は極低温で
作動される。かかる低温は非常に低く絶対零度より僅か
に高い。超電導材料は、周囲磁界が与えられると、それ
を越えると超電導性を失う臨界温度を有する。臨界温度
を越えると、超電導性を失った領域で抵抗が増加する。
量のエネルギーを貯蔵できる。さらに、これらの超電導
インダクター（または磁石）は高い磁界を発生できる。
超電導インダクターがこれらの目的のため極めて高い効
率をもつのは、超電導電流パスに抵抗加熱に起因するエ
ネルギーのロスがないからである。超電導体は極低温で
作動される。かかる低温は非常に低く絶対零度より僅か
に高い。超電導材料は、周囲磁界が与えられると、それ
を越えると超電導性を失う臨界温度を有する。臨界温度
を越えると、超電導性を失った領域で抵抗が増加する。
【０００３】超電導コイルのある領域が抵抗性となって
超電導体として作用しなくなると、よく知られた「通
常」或いは「クエンチ」状態となる。超電導体の領域が
通常状態になると、この通常領域にジュール加熱が起こ
る。十分なジュール加熱が生じると、この通常領域が伝
ぱんして大きくなる。これらの温度は通常の領域を急速
に増大させるため、コイルに過酷な損傷を与える破局的
な状態となることがある。このため、通常領域を早期に
検出することが極めて重要である。通常領域を早期に検
出すると、その通常領域からエネルギーを分路するか或
いは時としてコイル全体をクエンチ状態にしてコイルに
貯蔵されているエネルギーを放散させることができる。
このようにして、過熱による破局的な損傷を回避するこ
とが可能である。
超電導体として作用しなくなると、よく知られた「通
常」或いは「クエンチ」状態となる。超電導体の領域が
通常状態になると、この通常領域にジュール加熱が起こ
る。十分なジュール加熱が生じると、この通常領域が伝
ぱんして大きくなる。これらの温度は通常の領域を急速
に増大させるため、コイルに過酷な損傷を与える破局的
な状態となることがある。このため、通常領域を早期に
検出することが極めて重要である。通常領域を早期に検
出すると、その通常領域からエネルギーを分路するか或
いは時としてコイル全体をクエンチ状態にしてコイルに
貯蔵されているエネルギーを放散させることができる。
このようにして、過熱による破局的な損傷を回避するこ
とが可能である。
【０００４】超電導コイルの通常領域を検出するため幾
つかの方法が知られている。その代表的ものとして電圧
タップを用いるものがある。この方法によると、コイル
に沿う幾つかの点で電圧を測定して電圧の変動と通常領
域の発生との相関を求める。超電導インダクターにこの
電圧タップを用いると、通常領域による抵抗性電圧とと
もに誘導性電圧が超電導コイルのエネルギーの充電また
は放電により生じるという問題がある。通常領域が小さ
い時にこの領域を検出する必要があるが、２つのタップ
間の誘導性電圧は、たとえそのクエンチが大きなもので
あってもそれによる抵抗性電圧と比べれば格段に大きい
のが普通である。したがって、タップで測定した総電圧
からこの大きな誘導性電圧を除く必要がある。この誘導
性電圧の除去は信号を基準値と比較して抵抗性電圧を求
めることによるのが普通である。基準電圧は、磁界をモ
ニターする感知コイルから得られるか或いはインダクタ
ー上の異なる位置における電圧タップから得られる電圧
である。このように、この方法では２つの電圧の測定値
を減算することにより小さな抵抗性成分を求める。この
ため、かかる方法に固有な複雑な操作に起因する不正確
な読みが得られる場合がある。
つかの方法が知られている。その代表的ものとして電圧
タップを用いるものがある。この方法によると、コイル
に沿う幾つかの点で電圧を測定して電圧の変動と通常領
域の発生との相関を求める。超電導インダクターにこの
電圧タップを用いると、通常領域による抵抗性電圧とと
もに誘導性電圧が超電導コイルのエネルギーの充電また
は放電により生じるという問題がある。通常領域が小さ
い時にこの領域を検出する必要があるが、２つのタップ
間の誘導性電圧は、たとえそのクエンチが大きなもので
あってもそれによる抵抗性電圧と比べれば格段に大きい
のが普通である。したがって、タップで測定した総電圧
からこの大きな誘導性電圧を除く必要がある。この誘導
性電圧の除去は信号を基準値と比較して抵抗性電圧を求
めることによるのが普通である。基準電圧は、磁界をモ
ニターする感知コイルから得られるか或いはインダクタ
ー上の異なる位置における電圧タップから得られる電圧
である。このように、この方法では２つの電圧の測定値
を減算することにより小さな抵抗性成分を求める。この
ため、かかる方法に固有な複雑な操作に起因する不正確
な読みが得られる場合がある。
【０００５】さらに、電圧タップ法を用いることによっ
て得た情報は２つの電圧タップ間に通常領域が存在する
か否かの判定に利用できるに過ぎない。タップ間の通常
領域の正確な位置はこの方法では測定できない。さら
に、コイルの誘導性電圧がインダクターの端子間で合計
何万ボルトにもなる。実際、このため電圧タップに用い
る電子成分に大きな制約が加わる。クエンチの存否を検
出するだけでなく超電導コイルに沿うクエンチの位置を
正確に測定するためには、多数の電圧タップを用いる必
要がある。しかしながら、このためデュワーを多数個所
において貫通することが必要となり、これが熱の漏洩を
発生させてコイルの隣接部分の温度を上昇させクエンチ
領域の発生を助けることになる。熱の漏洩がたとえ小さ
くてもそれを減少させるには漏洩エネルギーの何倍もの
エネルギーが必要となるため、装置全体の運転コストや
熱効率に悪い影響がでる。
て得た情報は２つの電圧タップ間に通常領域が存在する
か否かの判定に利用できるに過ぎない。タップ間の通常
領域の正確な位置はこの方法では測定できない。さら
に、コイルの誘導性電圧がインダクターの端子間で合計
何万ボルトにもなる。実際、このため電圧タップに用い
る電子成分に大きな制約が加わる。クエンチの存否を検
出するだけでなく超電導コイルに沿うクエンチの位置を
正確に測定するためには、多数の電圧タップを用いる必
要がある。しかしながら、このためデュワーを多数個所
において貫通することが必要となり、これが熱の漏洩を
発生させてコイルの隣接部分の温度を上昇させクエンチ
領域の発生を助けることになる。熱の漏洩がたとえ小さ
くてもそれを減少させるには漏洩エネルギーの何倍もの
エネルギーが必要となるため、装置全体の運転コストや
熱効率に悪い影響がでる。
【０００６】２つの超電導素線を超電導コイルと共に巻
回してセンサーを作ることが知られている。２つの素線
をこのセンサーの一方の端部で短絡させてもよい。セン
サーの１つのレッグに正の誘導性電圧が、またもう一方
のレッグに負の誘導電圧が発生するため、このセンサー
は全体として非誘導性となる傾向がある。したがって、
誘導性電圧の検出に付随する問題はこの方法には存在し
ない。電圧を制限した電流源によりセンサーへ電流を流
し、このセンサーの抵抗性電圧を電圧計で検出する。主
な超電導インダクターそれ自体は超電導性であるが、一
緒に巻回したセンサーもまた超電導性である。インダク
ターの通常領域が熱電導により一緒に巻回したセンサー
の対応部分を通常状態にする。このセンサーの抵抗を測
定すると通常領域の存在を検出できる。電圧タップ法と
同様、この超電導素線巻回型センサーを用いる方法は通
常領域の存否を検出できるに過ぎない。センサーに沿う
通常領域の位置はこの方法では測定不可能である。保守
と修理のためにはクエンチの発生個所を知ることがしば
しば重要となる。超電導磁石は地中や或いは他の容易に
アクセスできない場所に設置されることがある。コイル
の特定の領域に異常な状態或いはクエンチ領域が継続的
に発生している場合、この領域を修理或いは保守のため
ただちに測定できることが必要である。そうでなけれ
ば、ライン全体を検査しなければならないであろう。さ
らに、超電導技術における主要な関心の１つは、冷凍領
域への熱の漏洩を回避することである。しかしながら、
修理の必要な領域を特定するためデュワー内への貫通個
所を設けるとこれがデュワーへの不必要な熱の漏洩につ
ながることがある。
回してセンサーを作ることが知られている。２つの素線
をこのセンサーの一方の端部で短絡させてもよい。セン
サーの１つのレッグに正の誘導性電圧が、またもう一方
のレッグに負の誘導電圧が発生するため、このセンサー
は全体として非誘導性となる傾向がある。したがって、
誘導性電圧の検出に付随する問題はこの方法には存在し
ない。電圧を制限した電流源によりセンサーへ電流を流
し、このセンサーの抵抗性電圧を電圧計で検出する。主
な超電導インダクターそれ自体は超電導性であるが、一
緒に巻回したセンサーもまた超電導性である。インダク
ターの通常領域が熱電導により一緒に巻回したセンサー
の対応部分を通常状態にする。このセンサーの抵抗を測
定すると通常領域の存在を検出できる。電圧タップ法と
同様、この超電導素線巻回型センサーを用いる方法は通
常領域の存否を検出できるに過ぎない。センサーに沿う
通常領域の位置はこの方法では測定不可能である。保守
と修理のためにはクエンチの発生個所を知ることがしば
しば重要となる。超電導磁石は地中や或いは他の容易に
アクセスできない場所に設置されることがある。コイル
の特定の領域に異常な状態或いはクエンチ領域が継続的
に発生している場合、この領域を修理或いは保守のため
ただちに測定できることが必要である。そうでなけれ
ば、ライン全体を検査しなければならないであろう。さ
らに、超電導技術における主要な関心の１つは、冷凍領
域への熱の漏洩を回避することである。しかしながら、
修理の必要な領域を特定するためデュワー内への貫通個
所を設けるとこれがデュワーへの不必要な熱の漏洩につ
ながることがある。
【０００７】この方法の他の欠点として、長くて僅かに
加熱されたクエンチと、短くて高温のクエンチとを判別
できないことがあるが、その理由はいずれの状況でも測
定される総抵抗が等しいためである。
加熱されたクエンチと、短くて高温のクエンチとを判別
できないことがあるが、その理由はいずれの状況でも測
定される総抵抗が等しいためである。
【０００８】したがって、超電導体の通常領域を早期に
検出できるだけでなく超電導コイルに沿う通常領域の位
置に関する情報を与えるクエンチ測定装置及び方法に対
する要望が存在する。さらに、熱の漏洩につながりブレ
ークダウンの危険を増大させるデュワーへの貫通個所を
多数設ける必要のない装置に対する要望がある。さら
に、クエンチの大きさに関する情報を与える装置に対す
る要望がある。
検出できるだけでなく超電導コイルに沿う通常領域の位
置に関する情報を与えるクエンチ測定装置及び方法に対
する要望が存在する。さらに、熱の漏洩につながりブレ
ークダウンの危険を増大させるデュワーへの貫通個所を
多数設ける必要のない装置に対する要望がある。さら
に、クエンチの大きさに関する情報を与える装置に対す
る要望がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、クエ
ンチ領域の検出が可能であり、超電導コイルに沿うクエ
ンチ領域の位置に関する情報を与え、また長くて僅かに
加熱されたクエンチと短くて高温のクエンチとを判別可
能なクエンチ測定装置及び方法を提供することにある。
ンチ領域の検出が可能であり、超電導コイルに沿うクエ
ンチ領域の位置に関する情報を与え、また長くて僅かに
加熱されたクエンチと短くて高温のクエンチとを判別可
能なクエンチ測定装置及び方法を提供することにある。
【００１０】本発明のさらに詳細な目的は、熱の漏洩を
最少限に抑えると共に組み込む必要のある多数の成分や
電圧タップを不要にするかかる装置及び方法を提供する
ことにある。
最少限に抑えると共に組み込む必要のある多数の成分や
電圧タップを不要にするかかる装置及び方法を提供する
ことにある。
【００１１】上記及びその他の目的は、超電導インダク
ターまたは磁石と併用するクエンチ測定装置に向けられ
た本発明により実現される。このクエンチ測定装置は伝
送線として働くセンサーを有する。このセンサーは、好
ましくは誘電材料を被覆した超電導ワイヤーよりなる２
つの素線により形成されている。このタイプのワイヤ
ー、誘電材料及びそれらの寸法は、センサーが所定の特
性インピーダンス、Ｚｏ＝（Ｌ／Ｃ）1/2 （Ｌは単位長
さ当たりのインダクタンス、Ｃは単位長さ当たりの容
量）を有するように選択する。この伝送線の損失は零で
あると仮定する。このセンサーは主な超電導体の長さ全
体に沿ってこの超電導体に隣接し且つそれと熱伝達関係
になるよう配置する。このセンサーは主な超電導コイル
から電気的に隔離するのが好ましいが、コイルとセンサ
ーの間に熱の伝導が生じるように超電導コイルと熱連通
関係にする。
ターまたは磁石と併用するクエンチ測定装置に向けられ
た本発明により実現される。このクエンチ測定装置は伝
送線として働くセンサーを有する。このセンサーは、好
ましくは誘電材料を被覆した超電導ワイヤーよりなる２
つの素線により形成されている。このタイプのワイヤ
ー、誘電材料及びそれらの寸法は、センサーが所定の特
性インピーダンス、Ｚｏ＝（Ｌ／Ｃ）1/2 （Ｌは単位長
さ当たりのインダクタンス、Ｃは単位長さ当たりの容
量）を有するように選択する。この伝送線の損失は零で
あると仮定する。このセンサーは主な超電導体の長さ全
体に沿ってこの超電導体に隣接し且つそれと熱伝達関係
になるよう配置する。このセンサーは主な超電導コイル
から電気的に隔離するのが好ましいが、コイルとセンサ
ーの間に熱の伝導が生じるように超電導コイルと熱連通
関係にする。
【００１２】以上より、本発明は、超電導コイルのクエ
ンチ測定装置であって、導電材料製で、特性インピーダ
ンスを有し、始端部と終端部とを備え、超電導コイルに
隣接してそれと熱伝達関係に配置されており、超電導コ
イルの一部が通常の状態となってクエンチ領域が発生す
ると超電導コイルのクエンチ領域に隣接する位置で熱伝
達により対応の抵抗性領域が生じてインピーダンスのミ
スマッチが発生するセンサー手段と、センサー手段のイ
ンピーダンスミスマッチによりエコーパルスが反射され
るようにセンサー手段に沿って電気パルスを所定の繰り
返しレートで伝送するセンサー手段の始端部に配置した
パルス発生手段と、センサー手段の抵抗性領域からのエ
コーパルスを検出するためパルス発生手段とセンサー手
段との間に作動的に接続した受信手段とよりなることを
特徴とする装置を提供する。
ンチ測定装置であって、導電材料製で、特性インピーダ
ンスを有し、始端部と終端部とを備え、超電導コイルに
隣接してそれと熱伝達関係に配置されており、超電導コ
イルの一部が通常の状態となってクエンチ領域が発生す
ると超電導コイルのクエンチ領域に隣接する位置で熱伝
達により対応の抵抗性領域が生じてインピーダンスのミ
スマッチが発生するセンサー手段と、センサー手段のイ
ンピーダンスミスマッチによりエコーパルスが反射され
るようにセンサー手段に沿って電気パルスを所定の繰り
返しレートで伝送するセンサー手段の始端部に配置した
パルス発生手段と、センサー手段の抵抗性領域からのエ
コーパルスを検出するためパルス発生手段とセンサー手
段との間に作動的に接続した受信手段とよりなることを
特徴とする装置を提供する。
【００１３】以下、添付図面を参照して本発明を実施例
につき詳細に説明する。
につき詳細に説明する。
【００１４】
【実施例】図１を参照して、センサー装置５は図１に概
略的に示した超電導コイル１１に隣接し且つそれと熱伝
達関係になるよう配置してある。センサー５は超電導コ
イル１１の長さ全体に沿ってそれと隣接するように図示
してある。このセンサー５はコイル１１から電気的に隔
離された状態に維持するのが好ましい。しかしながら、
センサー５をコイル１１の十分近くに配置して、後述す
る理由によりコイル１１からセンサー５へ熱伝導または
対流により熱が伝達されるようにする必要がある。
略的に示した超電導コイル１１に隣接し且つそれと熱伝
達関係になるよう配置してある。センサー５は超電導コ
イル１１の長さ全体に沿ってそれと隣接するように図示
してある。このセンサー５はコイル１１から電気的に隔
離された状態に維持するのが好ましい。しかしながら、
センサー５をコイル１１の十分近くに配置して、後述す
る理由によりコイル１１からセンサー５へ熱伝導または
対流により熱が伝達されるようにする必要がある。
【００１５】図２を参照して、センサー５は好ましくは
バイファイラ型センサーを形成するようより合わせた超
電導材料の２つの素線よりなる。バイファイラ型センサ
ー５を形成するために、所定直径の２つのワイヤー６，
７を選択する。図２に示したワイヤー６，７はニオブ・
チタン（ＮｂＴｉ）または所望の用途において超電導性
を示すことが可能な他の任意の材料で形成するのが好ま
しい。ワイヤー６及び７は超電導材料で形成する必要は
ないが、超電導材料よりなるのが好ましい。それらは少
なくとも、パルスを伝送し且つ後述する態様で抵抗性と
なる導電材料よりなる必要がある。ワイヤー６，７はワ
イヤー６を被覆する材料１０及びワイヤー７を被覆する
材料１２のような誘電材料で被覆されている。これらの
材料１０，１２はＥ．Ｉ． ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅ
ｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｗｉｌｍ
ｉｎｇｔｏｎ， Ｄｅｌａｗａｒｅから市販されている
ＰＹＲＥ−ＭＬとして知られる薄膜状絶縁材料かまたは
本願の出願人が市販するＯＭＥＧＡとして知られる材料
であるのが好ましい。ワイヤー６，７の直径及び誘電材
料１０，１２の厚さは、センサー５がこの用途で所望の
特性インピーダンスを持つように選択する。たとえば、
ＮｂＴｉ製のワイヤー６，７は直径が約０．００７９ｃ
ｍ（０．００３１インチ）であり、厚さ約０．００５１
ｃｍ（０．００２インチ）の誘電材料の薄膜１０，１２
で被覆されている。これにより約１００オームの伝送線
特性インピーダンスを持つセンサーが得られる。かかる
寸法のセンサー５は１ｍにつき約６ナノ秒の遅延を有す
る。
バイファイラ型センサーを形成するようより合わせた超
電導材料の２つの素線よりなる。バイファイラ型センサ
ー５を形成するために、所定直径の２つのワイヤー６，
７を選択する。図２に示したワイヤー６，７はニオブ・
チタン（ＮｂＴｉ）または所望の用途において超電導性
を示すことが可能な他の任意の材料で形成するのが好ま
しい。ワイヤー６及び７は超電導材料で形成する必要は
ないが、超電導材料よりなるのが好ましい。それらは少
なくとも、パルスを伝送し且つ後述する態様で抵抗性と
なる導電材料よりなる必要がある。ワイヤー６，７はワ
イヤー６を被覆する材料１０及びワイヤー７を被覆する
材料１２のような誘電材料で被覆されている。これらの
材料１０，１２はＥ．Ｉ． ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅ
ｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｗｉｌｍ
ｉｎｇｔｏｎ， Ｄｅｌａｗａｒｅから市販されている
ＰＹＲＥ−ＭＬとして知られる薄膜状絶縁材料かまたは
本願の出願人が市販するＯＭＥＧＡとして知られる材料
であるのが好ましい。ワイヤー６，７の直径及び誘電材
料１０，１２の厚さは、センサー５がこの用途で所望の
特性インピーダンスを持つように選択する。たとえば、
ＮｂＴｉ製のワイヤー６，７は直径が約０．００７９ｃ
ｍ（０．００３１インチ）であり、厚さ約０．００５１
ｃｍ（０．００２インチ）の誘電材料の薄膜１０，１２
で被覆されている。これにより約１００オームの伝送線
特性インピーダンスを持つセンサーが得られる。かかる
寸法のセンサー５は１ｍにつき約６ナノ秒の遅延を有す
る。
【００１６】当業者には明らかなように、上述したセン
サー５の構成、ワイヤー６，７、誘電材料１０，１２の
材料を用いることにより、パルスをセンサー５に沿って
伝送するとインピーダンスの不連続領域に到達した後セ
ンサーの始端部８の方へ反射するパルスを発生させるよ
うにこのセンサー５を作動させることができる。さら
に、この反射パルスはクエンチ領域の強度及びサイズを
表わす。センサー５に沿って大きなインピーダンスが存
在する場合、インピーダンスレベルが低い場合と比べて
高いパルスが発生する。クエンチ領域の位置は後述する
ような時間の計算から求めることができる。
サー５の構成、ワイヤー６，７、誘電材料１０，１２の
材料を用いることにより、パルスをセンサー５に沿って
伝送するとインピーダンスの不連続領域に到達した後セ
ンサーの始端部８の方へ反射するパルスを発生させるよ
うにこのセンサー５を作動させることができる。さら
に、この反射パルスはクエンチ領域の強度及びサイズを
表わす。センサー５に沿って大きなインピーダンスが存
在する場合、インピーダンスレベルが低い場合と比べて
高いパルスが発生する。クエンチ領域の位置は後述する
ような時間の計算から求めることができる。
【００１７】上述したように、センサー５は超電導コイ
ル１１に隣接してそれと熱伝達関係に配置されている
（図１）。超電導コイル１１は超電導インダクターまた
は超電導磁石であろう。この実施例では、超電導インダ
クターの場合について述べる。センサー５は始端部８と
終端部９とを有する。当業者にとって明らかなように、
超電導コイル１１が抵抗性となって超電導性を喪失した
通常領域は種々の理由で発生する。主として、デュワー
内への熱の漏洩により超電導インダクターの温度がその
コイルの超電導臨界温度より高い温度へ上昇して起こる
のが普通である。温度が上昇すると、コイル１１は超電
導性を失う。たとえば超電導コイル１１の領域１３のよ
うな通常領域が発生すると、センサー５の対応部分１５
が熱伝導により通常領域となる。
ル１１に隣接してそれと熱伝達関係に配置されている
（図１）。超電導コイル１１は超電導インダクターまた
は超電導磁石であろう。この実施例では、超電導インダ
クターの場合について述べる。センサー５は始端部８と
終端部９とを有する。当業者にとって明らかなように、
超電導コイル１１が抵抗性となって超電導性を喪失した
通常領域は種々の理由で発生する。主として、デュワー
内への熱の漏洩により超電導インダクターの温度がその
コイルの超電導臨界温度より高い温度へ上昇して起こる
のが普通である。温度が上昇すると、コイル１１は超電
導性を失う。たとえば超電導コイル１１の領域１３のよ
うな通常領域が発生すると、センサー５の対応部分１５
が熱伝導により通常領域となる。
【００１８】本発明では、この超電導センサー５を伝送
線として扱う。センサー５に沿って高速度の短い電気パ
ルスを伝送する。バイファイラ型センサー５の一部が超
電導コイル１１の対応部分１３により通常状態へ駆動さ
れると、一緒に巻いたセンサー５のその部分１５のイン
ピーダンスが変化する。その結果、抵抗の不連続部分が
生じるが、これにより入来パルスエネルギーの一部がパ
ルスの形状でセンサー５の始端部８の方へ反射される。
この反射パルスを用いて通常領域、即ちクエンチを検出
すると共にその位置を測定する。
線として扱う。センサー５に沿って高速度の短い電気パ
ルスを伝送する。バイファイラ型センサー５の一部が超
電導コイル１１の対応部分１３により通常状態へ駆動さ
れると、一緒に巻いたセンサー５のその部分１５のイン
ピーダンスが変化する。その結果、抵抗の不連続部分が
生じるが、これにより入来パルスエネルギーの一部がパ
ルスの形状でセンサー５の始端部８の方へ反射される。
この反射パルスを用いて通常領域、即ちクエンチを検出
すると共にその位置を測定する。
【００１９】図１を参照してさらに詳細な説明を行な
う。一点鎖線で囲んだ計測モジュール１９はパルス発生
器２１、受信器２５及びプロセッサー２７を有する。こ
れらの構成要素は従来からあるものであり、当業者にと
っては自明であろう。パルス発生器２１はセンサー５の
始端部８に接続されている。このパルス発生器２１は図
１の成分２３で概略的に示すソース抵抗Ｒｓを有する。
このソース抵抗２３をセンサー５の特性インピーダンス
Ｚｏとマッチさせるのが望ましい。実際、このパルス発
生器２１は全ソース抵抗２３の一部を補う所与の抵抗を
有し、残りはランプ抵抗として正しいインピーダンスマ
ッチ（Ｒｓ＝Ｚｏ）を生ぜしめるよう調整されることは
当業者であれば容易に理解できるであろう。パルス発生
器２１は短い電気パルスを発生し、このパルスがライン
３１，３３を介してセンサー５の始端部８へ送られる。
本発明の好ましい実施例では、センサー５の終端部９は
短絡してあるため、センサー８の特性インピーダンスＺ
ｏと、ゼロである短絡した端部９のインピーダンスとの
間のミスマッチにより短絡部分から始端部の方へエコー
パルスが反射する。当業者には明らかであるように、こ
の反射パルスは入来する送出パルスとは反対の極性を有
する。
う。一点鎖線で囲んだ計測モジュール１９はパルス発生
器２１、受信器２５及びプロセッサー２７を有する。こ
れらの構成要素は従来からあるものであり、当業者にと
っては自明であろう。パルス発生器２１はセンサー５の
始端部８に接続されている。このパルス発生器２１は図
１の成分２３で概略的に示すソース抵抗Ｒｓを有する。
このソース抵抗２３をセンサー５の特性インピーダンス
Ｚｏとマッチさせるのが望ましい。実際、このパルス発
生器２１は全ソース抵抗２３の一部を補う所与の抵抗を
有し、残りはランプ抵抗として正しいインピーダンスマ
ッチ（Ｒｓ＝Ｚｏ）を生ぜしめるよう調整されることは
当業者であれば容易に理解できるであろう。パルス発生
器２１は短い電気パルスを発生し、このパルスがライン
３１，３３を介してセンサー５の始端部８へ送られる。
本発明の好ましい実施例では、センサー５の終端部９は
短絡してあるため、センサー８の特性インピーダンスＺ
ｏと、ゼロである短絡した端部９のインピーダンスとの
間のミスマッチにより短絡部分から始端部の方へエコー
パルスが反射する。当業者には明らかであるように、こ
の反射パルスは入来する送出パルスとは反対の極性を有
する。
【００２０】別の方法として、この終端部９を開放して
もよい。開放した場合、リターンパルスは送出パルスと
同じ極性を持つようになる。この別の実施例は端部を開
放したバイファイラ型センサー５を示す図２に示してあ
る。
もよい。開放した場合、リターンパルスは送出パルスと
同じ極性を持つようになる。この別の実施例は端部を開
放したバイファイラ型センサー５を示す図２に示してあ
る。
【００２１】本発明のさらに別の実施例によれば、終端
部９に所定値の抵抗１６を接続して所望のインピーダン
スミスマッチ状態を発生させる。前述したように、ミス
マッチがある限り、始端部８の方へパルスが反射する。
一方、反射パルスを発生させたくなければ、特性インピ
ーダンスＺｏとマッチする抵抗をセンサー５の終端部９
に接続すればよい。しかしながら、終端部９を短絡する
のが好ましい。この方法を用いると、基線エコーパルス
を発生することができる。センサー５の長さに沿う中間
部分に抵抗の変化による不連続部分が存在する限り、セ
ンサー５上の通常領域１５（これは実際には抵抗の不連
続部分である）の位置からそのパルスのエネルギーの一
部が反射する。次いで、パルスサイクルの終期を示す基
線エコーパルスが受信器２５の方へ反射する。
部９に所定値の抵抗１６を接続して所望のインピーダン
スミスマッチ状態を発生させる。前述したように、ミス
マッチがある限り、始端部８の方へパルスが反射する。
一方、反射パルスを発生させたくなければ、特性インピ
ーダンスＺｏとマッチする抵抗をセンサー５の終端部９
に接続すればよい。しかしながら、終端部９を短絡する
のが好ましい。この方法を用いると、基線エコーパルス
を発生することができる。センサー５の長さに沿う中間
部分に抵抗の変化による不連続部分が存在する限り、セ
ンサー５上の通常領域１５（これは実際には抵抗の不連
続部分である）の位置からそのパルスのエネルギーの一
部が反射する。次いで、パルスサイクルの終期を示す基
線エコーパルスが受信器２５の方へ反射する。
【００２２】上述したように、本発明の目的のためには
終端部９からリターンパルスを反射させるのは必要条件
でないことが分かる。たとえば、終端部９をＲＬ（＝Ｚ
ｏ）で終端すると終端部９からのリターンエコーは生じ
ない。しかしながら、システムが作動しているか否かの
確認を得るため、またクエンチ領域の位置の測定を行な
うためのタイミングの計算を単純化するためには、この
パルスを発生させるのが好ましい。実際、反射パルスの
発生が望ましくない場合もあるであろう。
終端部９からリターンパルスを反射させるのは必要条件
でないことが分かる。たとえば、終端部９をＲＬ（＝Ｚ
ｏ）で終端すると終端部９からのリターンエコーは生じ
ない。しかしながら、システムが作動しているか否かの
確認を得るため、またクエンチ領域の位置の測定を行な
うためのタイミングの計算を単純化するためには、この
パルスを発生させるのが好ましい。実際、反射パルスの
発生が望ましくない場合もあるであろう。
【００２３】図３を参照して、本発明のパルス列をさら
に詳細に説明する。送出パルス４１は図３のグラフ４２
で示す例から明らかなようにパルス発生器２１が発生す
る。グラフ４２の例では、終端部９を短絡してあり、こ
のため終端部９のインピーダンスであるＺＬはゼロに等
しい。この例では、センサー５に抵抗性部分が存在する
ため、不連続性がエコーパルス４３を反射する。その
後、反射したリターンパルス４５が終端部９から戻る。
その後、次の送出パルス４７が発生される。パルス間の
周期Ｔｓの値は状況により異なるが、典型的な値として
は約５００マイクロ秒であろう。送出パルス４１，４７
の典型的なパルス幅は約１００ナノ秒であり、これは伝
送線の長さによる。不連続部分からエコーパルス４３が
リターンするに要する時間は以下の式（１）から求める
ことができる。
に詳細に説明する。送出パルス４１は図３のグラフ４２
で示す例から明らかなようにパルス発生器２１が発生す
る。グラフ４２の例では、終端部９を短絡してあり、こ
のため終端部９のインピーダンスであるＺＬはゼロに等
しい。この例では、センサー５に抵抗性部分が存在する
ため、不連続性がエコーパルス４３を反射する。その
後、反射したリターンパルス４５が終端部９から戻る。
その後、次の送出パルス４７が発生される。パルス間の
周期Ｔｓの値は状況により異なるが、典型的な値として
は約５００マイクロ秒であろう。送出パルス４１，４７
の典型的なパルス幅は約１００ナノ秒であり、これは伝
送線の長さによる。不連続部分からエコーパルス４３が
リターンするに要する時間は以下の式（１）から求める
ことができる。
【００２４】 ｔｅｃｈｏ ＝ ２τＬｘ （１） 上式において、Ｌｘはセンサーの始端部８と不連続部分
１５との間の距離（図１）、τは当業者に明らかなよう
にセンサー５に用いる材料により生じる固有遅延に関す
る伝送遅延定数である。同様に、反射したパルス４５が
始端部８へ戻るまでの経過時間は以下の式（２）により
与えられる。
１５との間の距離（図１）、τは当業者に明らかなよう
にセンサー５に用いる材料により生じる固有遅延に関す
る伝送遅延定数である。同様に、反射したパルス４５が
始端部８へ戻るまでの経過時間は以下の式（２）により
与えられる。
【００２５】 ｔｔｏｔａｌ ＝ ２τＬ （２） 上式において、Ｌはセンサー５の全長である。
【００２６】式（１）及び（２）を用い、時間ｔ
ｅｃｈｏ及びｔｔｏｔａｌを測定すると、不連続部分１
５（図１）の位置Ｌｘを求めることができる。
ｅｃｈｏ及びｔｔｏｔａｌを測定すると、不連続部分１
５（図１）の位置Ｌｘを求めることができる。
【００２７】図３を引き続き参照して、グラフ４４は終
端部９をＺＬ＝∞になるように開放した例を示す。送出
パルス８を最初に発生させる。不連続部分が存在する
と、上述したようにエコーパルス４９が反射する。２τ
Ｌに等しい時間周期内に、リターンパルス５０が発生す
る。この場合のリターンパルス５０は送出パルス４４と
同一の極性を有する。次の送出パルス５１が周期Ｔｓ内
に発生される。
端部９をＺＬ＝∞になるように開放した例を示す。送出
パルス８を最初に発生させる。不連続部分が存在する
と、上述したようにエコーパルス４９が反射する。２τ
Ｌに等しい時間周期内に、リターンパルス５０が発生す
る。この場合のリターンパルス５０は送出パルス４４と
同一の極性を有する。次の送出パルス５１が周期Ｔｓ内
に発生される。
【００２８】図３のグラフ４６に、Ｚｏに等しい抵抗を
終端部９に接続した例を示す。この場合、送出パルス５
２の後にこの伝送線に不連続部分があることを示すエコ
ーパルス５３が続く。しかしながら、グラフ４６の例で
は終端部９にインピーダンスミスマッチが存在しないた
め終端部９からはパルスは反射しない。その代わり、２
τＬｘの時点においてエコーパルス５３が反射し、次に
パルス列の周期に等しい時点において次の送出パルス５
４が発生する。
終端部９に接続した例を示す。この場合、送出パルス５
２の後にこの伝送線に不連続部分があることを示すエコ
ーパルス５３が続く。しかしながら、グラフ４６の例で
は終端部９にインピーダンスミスマッチが存在しないた
め終端部９からはパルスは反射しない。その代わり、２
τＬｘの時点においてエコーパルス５３が反射し、次に
パルス列の周期に等しい時点において次の送出パルス５
４が発生する。
【００２９】上述したように、クエンチ領域の位置を式
（１）及び（２）から計算した情報を用いて求めること
ができる。このようにしてクエンチ領域の位置を特定で
きる。さらに、パルス４３のようなエコーパルスを調べ
てそのパルスの形状からクエンチの強度を指示させるこ
とが可能である。このエコーパルスが方形で明瞭な形で
あれば、短くて高温のクエンチを示す。またパルスが不
明瞭な状態で曲がっている場合には細長いクエンチがあ
ることを示唆する。さらに、図３のグラフ４２，４４に
示すように、リターンパルス４５，５０の大きさはそれ
ぞれ送出パルス４１，４８の大きさと本質的に等しい。
これには不連続個所が検出されず、伝送線全体のロスは
無視できることを示している。
（１）及び（２）から計算した情報を用いて求めること
ができる。このようにしてクエンチ領域の位置を特定で
きる。さらに、パルス４３のようなエコーパルスを調べ
てそのパルスの形状からクエンチの強度を指示させるこ
とが可能である。このエコーパルスが方形で明瞭な形で
あれば、短くて高温のクエンチを示す。またパルスが不
明瞭な状態で曲がっている場合には細長いクエンチがあ
ることを示唆する。さらに、図３のグラフ４２，４４に
示すように、リターンパルス４５，５０の大きさはそれ
ぞれ送出パルス４１，４８の大きさと本質的に等しい。
これには不連続個所が検出されず、伝送線全体のロスは
無視できることを示している。
【００３０】タイミングの計算を正しく行なうために
は、パルス列の繰り返しレートを超電導コイル１１の長
さ及びその伝送遅延に基づいて選択する。超電導コイル
１１の全長はセンサー５によりカバーされるが、センサ
ー５は好ましくはより合わされた状態にあるためコイル
１１よりも実際には長い。超電導コイルの長さが数十ｋ
ｍのオーダーである場合、典型的な繰り返しレートは１
００ナノ秒のパルスが約５００マイクロ秒離れて発生さ
れるようなものである。この繰り返しレートはエコーが
伝送線の明瞭な範囲で生じるように選択する。換言すれ
ば、不連続部分によるエコーパルスが送出パルスの送出
とリターンパルスの検出との間で生じるようにタイミン
グをセットする。これは、典型的な用途では、成長中の
クエンチが検出された場合、このシステムからエネルギ
ーを放散させるか否かの決定を行なうにはほぼ１０秒の
範囲の時間があるためであることが当業者には理解され
るであろう。このパルスの繰り返しレートにより毎秒２
０００回の観察が可能になるため、プロセッサーにより
クエンチ状態を多数回完全に調べて、なんらかの措置を
とる必要がある前にクエンチ領域の存在を確認すること
ができる。多数のサンプルを取ることが可能でありまた
実質的な時間があるため、信号対雑音比を向上させこれ
により確度を上げる信号平均化法を用いることが可能で
ある。
は、パルス列の繰り返しレートを超電導コイル１１の長
さ及びその伝送遅延に基づいて選択する。超電導コイル
１１の全長はセンサー５によりカバーされるが、センサ
ー５は好ましくはより合わされた状態にあるためコイル
１１よりも実際には長い。超電導コイルの長さが数十ｋ
ｍのオーダーである場合、典型的な繰り返しレートは１
００ナノ秒のパルスが約５００マイクロ秒離れて発生さ
れるようなものである。この繰り返しレートはエコーが
伝送線の明瞭な範囲で生じるように選択する。換言すれ
ば、不連続部分によるエコーパルスが送出パルスの送出
とリターンパルスの検出との間で生じるようにタイミン
グをセットする。これは、典型的な用途では、成長中の
クエンチが検出された場合、このシステムからエネルギ
ーを放散させるか否かの決定を行なうにはほぼ１０秒の
範囲の時間があるためであることが当業者には理解され
るであろう。このパルスの繰り返しレートにより毎秒２
０００回の観察が可能になるため、プロセッサーにより
クエンチ状態を多数回完全に調べて、なんらかの措置を
とる必要がある前にクエンチ領域の存在を確認すること
ができる。多数のサンプルを取ることが可能でありまた
実質的な時間があるため、信号対雑音比を向上させこれ
により確度を上げる信号平均化法を用いることが可能で
ある。
【００３１】本発明のさらに別の実施例では、クエンチ
領域を測定するための装置がコイルのクエンチ領域の位
置と長さに関する情報を得るため２つのセンサーを有す
る。図４を参照して、第１のセンサー６１と第２のセン
サー６３をコイル６５に隣接して設けてある。第１のセ
ンサー６１及び第２のセンサー６３は、これらのセンサ
ー６１，６３とコイル６５との間に熱伝達関係が存在す
るようにコイル６５に隣接して配置してある。第１のセ
ンサー６１は上述したような方法で製造したバイファイ
ラ型センサーであるのが好ましい。この第１のセンサー
６１には第１の計測モジュール６９が接続してある。こ
の第１の計測モジュール６９はパルス発生器７１を有
し、この発生器は当業者にとって明らかな従来型パルス
発生送信器である。さらに、この第１の計測モジュール
６９は第１の受信器７３を有する。プロセッサー７５を
装置全体に１つ設けてこれを受信器７３からの情報を受
けるように接続し、第１のセンサー６１からのエコーパ
ルスを評価させる。
領域を測定するための装置がコイルのクエンチ領域の位
置と長さに関する情報を得るため２つのセンサーを有す
る。図４を参照して、第１のセンサー６１と第２のセン
サー６３をコイル６５に隣接して設けてある。第１のセ
ンサー６１及び第２のセンサー６３は、これらのセンサ
ー６１，６３とコイル６５との間に熱伝達関係が存在す
るようにコイル６５に隣接して配置してある。第１のセ
ンサー６１は上述したような方法で製造したバイファイ
ラ型センサーであるのが好ましい。この第１のセンサー
６１には第１の計測モジュール６９が接続してある。こ
の第１の計測モジュール６９はパルス発生器７１を有
し、この発生器は当業者にとって明らかな従来型パルス
発生送信器である。さらに、この第１の計測モジュール
６９は第１の受信器７３を有する。プロセッサー７５を
装置全体に１つ設けてこれを受信器７３からの情報を受
けるように接続し、第１のセンサー６１からのエコーパ
ルスを評価させる。
【００３２】この装置はまた、同じく上述したように超
電導コイル６５に隣接して配置したバイファイラ型セン
サーである第２のセンサー６３を有する。この第２のセ
ンサー６３は第２の計測モジュール７９に接続されてい
る。第２の計測モジュール７９はまた第２のパルス発生
器８１、第２の受信器８３を有し、これがプロセッサー
７５と通信する。
電導コイル６５に隣接して配置したバイファイラ型セン
サーである第２のセンサー６３を有する。この第２のセ
ンサー６３は第２の計測モジュール７９に接続されてい
る。第２の計測モジュール７９はまた第２のパルス発生
器８１、第２の受信器８３を有し、これがプロセッサー
７５と通信する。
【００３３】第１のパルス発生器７１及び第２のパルス
発生器８１はパルス４１（図３）のようなパルスを発生
し、このパルスがそれぞれ第１及び第２のセンサー６
１，６３に沿って伝送される。領域８４のようなクエン
チ領域がコイル６５に存在すると、対応するクエンチ領
域９１が熱伝達により第１のセンサー６１に発生する。
同様に、対応するクエンチ領域９３が熱伝達により第２
のセンサー６３に発生する。入来パルスは第１のセンサ
ー６１を第１の方向に進み、このパルスのエネルギーの
一部がｄ１のところで反射して時間ｔ１の後受信器７３
により検出される。この時間ｔ１はプロセッサー７５に
蓄積される。同様に、パルス４１のようなパルスが第２
のパルス発生器８１により発生されて第２のセンサー６
３を第１の方向とは反対の方向へ伝送されると、点ｄ２
において反射して時間ｄ２の後受信器８３により検出さ
れる。この情報も同様にプロセッサー７５に蓄積され
る。クエンチ領域８９のサイズは、上述したように時間
ｔ１及び短絡遅延定数に関する情報を用いてコイル６５
に沿う距離ｄ１を求める適当なプログラムによりプロセ
ッサー７５が決定する。同様に、時間ｔ２に関する情報
を用いて距離ｄ２が計算される。コイル６５の全長は知
られているため、クエンチ領域８９の長さは距離ｄ１及
びｄ２を用いて求めることができる。これは、コイル６
５に沿って１つの長いクエンチ領域が存在することを想
定している。上述したように、パルスの形状に基づきた
くさんのことがわかる。たとえば、ｄ１及びｄ２におけ
る不連続性を受信器７３，８３により検出できる。さら
に、不連続部分により失われたエネルギー量を伝送線の
端部において反射した４７のようなパルスにより各シス
テムについて確認することができる。各センサー６１，
６３の結果を比較して確認をとることができる。
発生器８１はパルス４１（図３）のようなパルスを発生
し、このパルスがそれぞれ第１及び第２のセンサー６
１，６３に沿って伝送される。領域８４のようなクエン
チ領域がコイル６５に存在すると、対応するクエンチ領
域９１が熱伝達により第１のセンサー６１に発生する。
同様に、対応するクエンチ領域９３が熱伝達により第２
のセンサー６３に発生する。入来パルスは第１のセンサ
ー６１を第１の方向に進み、このパルスのエネルギーの
一部がｄ１のところで反射して時間ｔ１の後受信器７３
により検出される。この時間ｔ１はプロセッサー７５に
蓄積される。同様に、パルス４１のようなパルスが第２
のパルス発生器８１により発生されて第２のセンサー６
３を第１の方向とは反対の方向へ伝送されると、点ｄ２
において反射して時間ｄ２の後受信器８３により検出さ
れる。この情報も同様にプロセッサー７５に蓄積され
る。クエンチ領域８９のサイズは、上述したように時間
ｔ１及び短絡遅延定数に関する情報を用いてコイル６５
に沿う距離ｄ１を求める適当なプログラムによりプロセ
ッサー７５が決定する。同様に、時間ｔ２に関する情報
を用いて距離ｄ２が計算される。コイル６５の全長は知
られているため、クエンチ領域８９の長さは距離ｄ１及
びｄ２を用いて求めることができる。これは、コイル６
５に沿って１つの長いクエンチ領域が存在することを想
定している。上述したように、パルスの形状に基づきた
くさんのことがわかる。たとえば、ｄ１及びｄ２におけ
る不連続性を受信器７３，８３により検出できる。さら
に、不連続部分により失われたエネルギー量を伝送線の
端部において反射した４７のようなパルスにより各シス
テムについて確認することができる。各センサー６１，
６３の結果を比較して確認をとることができる。
【００３４】本発明のこの第２の実施例は、冗長性の付
与及びクエンチ領域が存在することの確認を得るために
用いることができる。大きな冗長性を与えるために、プ
ロセッサー７５に第３の系統を設けてその結果をセンサ
ー６１，６３に対するその他の系統からの結果と組み合
わせることが可能である。
与及びクエンチ領域が存在することの確認を得るために
用いることができる。大きな冗長性を与えるために、プ
ロセッサー７５に第３の系統を設けてその結果をセンサ
ー６１，６３に対するその他の系統からの結果と組み合
わせることが可能である。
【００３５】伝統的な信号処理システムであろうプロセ
ッサー７５の代わりに、ニューラルネットワーク論理を
用いるシステムをエコーパルスの形状の検討に用いるこ
とも可能である。
ッサー７５の代わりに、ニューラルネットワーク論理を
用いるシステムをエコーパルスの形状の検討に用いるこ
とも可能である。
【００３６】本発明の方法によれば、図１のセンサー５
のような単一のセンサー、または図４に示した第１及び
第２のセンサー６１，６３を超電導コイルに隣接してそ
れと熱伝達関係に配置するステップを含む。適当なパル
ス発生器、受信器及びプロセッサーを提供する。上述し
たような適当な繰り返しレートを有するパルス列をパル
ス発生器７１のような適当なパルス発生器により発生さ
せる。同様なパルスをパルス発生器８１により発生させ
る。これらのパルス間のタイミングを、エコーと不連続
部分によるパルス（もしあれば）が検出される時間が明
確になるように選択する。超電導コイル、したがって伝
送線が十分に長いものであれば、エコーパルスを正しく
評価するためにはこれらのパルス間に十分な時間が必要
である。コイルが長いと処理を行なう時間が長くなるの
で、実際これはこのタイミング方法にとって利点とな
る。しかしながら、クエンチに迅速に応答する必要性と
のバランスをとる必要がある。したがって、パルス間隔
を測定装置に曖昧さが導入されないようにできるだけ小
さくする必要がある。不連続個所による反射エコーパル
ス及び超電導コイルの長さにより求めたタイミング情報
を用いて、クエンチの位置を容易に且つ迅速に求めるこ
とが可能となる。
のような単一のセンサー、または図４に示した第１及び
第２のセンサー６１，６３を超電導コイルに隣接してそ
れと熱伝達関係に配置するステップを含む。適当なパル
ス発生器、受信器及びプロセッサーを提供する。上述し
たような適当な繰り返しレートを有するパルス列をパル
ス発生器７１のような適当なパルス発生器により発生さ
せる。同様なパルスをパルス発生器８１により発生させ
る。これらのパルス間のタイミングを、エコーと不連続
部分によるパルス（もしあれば）が検出される時間が明
確になるように選択する。超電導コイル、したがって伝
送線が十分に長いものであれば、エコーパルスを正しく
評価するためにはこれらのパルス間に十分な時間が必要
である。コイルが長いと処理を行なう時間が長くなるの
で、実際これはこのタイミング方法にとって利点とな
る。しかしながら、クエンチに迅速に応答する必要性と
のバランスをとる必要がある。したがって、パルス間隔
を測定装置に曖昧さが導入されないようにできるだけ小
さくする必要がある。不連続個所による反射エコーパル
ス及び超電導コイルの長さにより求めたタイミング情報
を用いて、クエンチの位置を容易に且つ迅速に求めるこ
とが可能となる。
【００３７】本発明は、デュワーへ設けることの必要な
貫通個所を最少限に抑えながら超電導コイルのクエンチ
領域の存否及びその位置を特定する方法及び装置を提供
する。さらに、これは設計が簡単なため多数の電気的構
成要素や多量の配線を行なう必要がなくなる。また、ク
エンチの存否及びその位置並びに強度を本発明の方法及
び装置を用いて検出することができる。これは、エネル
ギーの貯蔵に長い超電導コイルを用いる用途では特に有
用であるが、それは保守の必要な領域を正確に突きとめ
ることができるという理由による。このため、コイルが
地中或いはアクセスが容易でない他の場所にある場合補
修を極めて単純にする。さらに、可能な予防的保守のた
めに高温のクエンチ領域を観察し評価することができ
る。
貫通個所を最少限に抑えながら超電導コイルのクエンチ
領域の存否及びその位置を特定する方法及び装置を提供
する。さらに、これは設計が簡単なため多数の電気的構
成要素や多量の配線を行なう必要がなくなる。また、ク
エンチの存否及びその位置並びに強度を本発明の方法及
び装置を用いて検出することができる。これは、エネル
ギーの貯蔵に長い超電導コイルを用いる用途では特に有
用であるが、それは保守の必要な領域を正確に突きとめ
ることができるという理由による。このため、コイルが
地中或いはアクセスが容易でない他の場所にある場合補
修を極めて単純にする。さらに、可能な予防的保守のた
めに高温のクエンチ領域を観察し評価することができ
る。
【図１】図１は、単一のセンサーを用いる本発明の１つ
の実施例の概略図である。
の実施例の概略図である。
【図２】図２は、本発明のセンサーの概略的な斜視図で
ある。
ある。
【図３】図３は、本発明により発生されるパルス列及び
エコーパルスを示す概略図である。
エコーパルスを示す概略図である。
【図４】図４は、２つのセンサーを用いる本発明の別の
実施例の概略図である。
実施例の概略図である。
５ センサー ６，７ ワイヤー １０，１２ 誘電材料 １１ 超電導コイル １３ クエンチ領域 ２１ パルス発生器 ２５ 受信器 ２７ プロセッサー ４１，４８，５２ 送出されるパルス ４３，４９，５３ エコーパルス ４５，５０ リターンパルス ６１ 第１のセンサー ６３ 第２のセンサー ６５ 超電導コイル ６９ 第１の計測モジュール ７１，８１ パルス発生器 ７３，８３ 受信器 ７５ プロセッサー
フロントページの続き (72)発明者 ジエームス ランドール ローガン アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 グレ ンシヨー カミングス ドライブ 3059 (72)発明者 エリツク ポウル シユーク アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 ウエ スト ミフリン メリオン ドライブ 1009
Claims (26)
- 【請求項１】 超電導コイルのクエンチ測定装置であっ
て、 導電材料製で、特性インピーダンスを有し、始端部と終
端部とを備え、超電導コイルに隣接してそれと熱伝達関
係に配置されており、超電導コイルの一部が通常の状態
となってクエンチ領域が発生すると超電導コイルのクエ
ンチ領域に隣接する位置で熱伝達により対応の抵抗性領
域が生じてインピーダンスのミスマッチが発生するセン
サー手段と、 センサー手段のインピーダンスミスマッチによりエコー
パルスが反射されるようにセンサー手段に沿って電気パ
ルスを所定の繰り返しレートで伝送するセンサー手段の
始端部に配置したパルス発生手段と、 センサー手段の抵抗性領域からのエコーパルスを検出す
るためパルス発生手段とセンサー手段との間に作動的に
接続した受信手段とよりなることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 センサー手段の終端部には始端部の特性
インピーダンスとミスマッチするインピーダンスが設け
てあり、このため電気パルスが終端部に到達するとリタ
ーンパルスとして始端部の方へ反射し、このリターンパ
ルスが受信手段により検出されることを特徴とする請求
項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記受信手段が電気パルスの送出とエコ
ーパルスの検出との間の時間インターバルを測定する処
理手段を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の
装置。 - 【請求項４】 前記受信手段が電気パルスの送出とエコ
ーパルスの検出との間の時間インターバル及び抵抗性領
域からのエコーパルスの検出とセンサー手段の終端部か
らのリターンパルスの検出との間の時間インターバルと
を測定する処理手段を備えてなることを特徴とする請求
項２に記載の装置。 - 【請求項５】 前記終端部が短絡されており、その短絡
部分から反射したリターンパルスが送出されたパルスと
は極性が反対であることを特徴とする請求項４に記載の
装置。 - 【請求項６】 前記終端部が開放されており、開放端部
から反射したリターンパルスが送出したパルスと同じ極
性であることを特徴とする請求項４に記載の装置。 - 【請求項７】 前記終端部に、インピーダンスミスマッ
チを与えるための所定の抵抗値を有する抵抗性成分が接
続されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。 - 【請求項８】 前記終端部に前記特性インピーダンスと
等しい所定の抵抗値を有する抵抗性成分が接続されてお
り、このため終端部にミスマッチが存在せず終端部でパ
ルスが反射しないことを特徴とする請求項１に記載の装
置。 - 【請求項９】 センサー手段が導電材料製の２つのより
合わせた素線よりなり、前記素線に誘電材料が被覆され
ていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記センサー手段がニオブ・チタン化
合物で形成されていることを特徴とする請求項９に記載
の装置。 - 【請求項１１】 前記センサー手段が第１及び第２のセ
ンサーよりなり、前記第１及び第２のセンサーがそれぞ
れ導電材料製で、特性インピーダンスを有し、始端部及
び終端部を備え、超電導コイルの実質的に長さ全体に沿
って該コイルに隣接し且つ熱伝達関係に配置され、この
ため超電導コイルの一部が通常の状態となってクエンチ
領域が発生するとセンサー手段の第１及び第２のセンサ
ーにそれぞれ対応の抵抗性領域が発生し、前記パルス発
生手段が第１のセンサーの始端部に設けた第１のパルス
発生器を有し、第１のセンサーの始端部が超電導コイル
の一方の端部に配置されているため電気パルスを第１の
センサーに沿って所定の繰り返しレートで第１の方向へ
伝送すると前記抵抗性領域の第１の端部から第１のエコ
ーパルスが反射し、前記パルス発生手段はまた第２のセ
ンサーの始端部に設けた第２のパルス発生器を有し、前
記第２のパルス発生器は超電導コイルの反対の端部に配
置されているため電気パルスが第１の方向とは反対の第
２の方向へ伝送され、前記パルスが第２のセンサーに沿
って所定の繰り返しレートで伝送されると第２のセンサ
ーの抵抗性領域の端部からエコーパルスが反射し、さら
に前記受信手段は第１のエコーパルスを検出するための
第１のセンサーに関連する第１の受信器と、第２のエコ
ーパルスを検出するための第２のセンサーに関連する第
２の受信器とを有することを特徴とする請求項１に記載
の装置。 - 【請求項１２】 前記第１及び第２のセンサーの終端部
にはそれぞれ第１及び第２のセンサーの特性インピーダ
ンスとミスマッチするインピーダンスが接続されてお
り、このため第１のパルス発生器からの送出パルスが第
１のセンサーの終端部に到達すると第１のリターンパル
スが第１のセンサーの始端部の方へ反射し、また第２の
パルス発生器からの送出パルスが第２のセンサーの終端
部へ到達すると第２のリターンパルスが第２のセンサー
の始端部の方へ反射することを特徴とする請求項１１に
記載の装置。 - 【請求項１３】 前記第１及び第２の受信器には、第１
と第２の送出パルス間の時間インターバル、第１と第２
のエコーパルス間の時間インターバル、及び第１及び第
２のセンサーからの第１と第２のリターンパルス間の時
間インターバルを測定する処理手段が接続されているこ
とを特徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１４】 第１のセンサーの終端部と第２のセン
サーの終端部が短絡されており、その短絡部分から反射
した第１及び第２のリターンパルスがそれぞれ第１及び
第２の送出パルスとは反対の極性を有することを特徴と
する請求項１３に記載の装置。 - 【請求項１５】 前記第１のセンサーの終端部及び前記
第２のセンサーの終端部が開放されており、その開放部
分から反射した第１及び第２のリターンパルスが第１及
び第２の送出パルスとそれぞれ同一の極性を有すること
を特徴とする請求項１３に記載の装置。 - 【請求項１６】 前記第１及び第２のセンサーの終端部
にはそれぞれ所定の抵抗値を有する抵抗成分が接続され
ていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。 - 【請求項１７】 超電導コイルのクエンチ領域の位置を
求める方法であって、 導電材料製で、特性インピーダンスを有し、始端部及び
終端部を備え、超電導コイルに隣接してそれと熱伝達関
係に配置され、超電導コイルの任意の部分が通常の状態
になると超電導コイルのその通常部分に隣接して対応の
抵抗性領域が発生しインピーダンスのミスマッチが発生
するセンサー手段を提供し、 前記センサー手段に沿って所定の繰り返しレートで一連
の電気パルスを発生させてセンサー手段の任意の抵抗性
領域でエコーパルスを発生させ、 所定点でのエコーパルスの到達時間を検出し、 センサー手段に沿う電気パルスの発生と所定点へのエコ
ーパルスの到達との間の時間インターバルを計算し、 この時間インターバルの計算値をセンサー手段に沿う抵
抗性領域の位置及び超電導コイルに沿うクエンチ領域の
位置に関する情報へ変換するステップよりなることを特
徴とする方法。 - 【請求項１８】 前記センサー手段の終端部でインピー
ダンスミスマッチを発生させることによりセンサー手段
の終端部から始端部へ反射するリターンパルスを発生さ
せることを特徴とする請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 センサー手段の終端部を短絡すること
によりインピーダンスミスマッチを発生させることを特
徴とする請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 センサー手段の終端部を開放すること
によりインピーダンスミスマッチを発生させることを特
徴とする請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２１】 センサー手段の終端部に所定の値を有
する抵抗を接続することによりインピーダンスミスマッ
チを発生させることを特徴とする請求項１８に記載の方
法。 - 【請求項２２】 超電導コイルに隣接してそれと熱伝達
関係に第１及び第２のセンサーを提供して、超電導コイ
ルのクエンチ領域により第１及び第２のセンサーに対応
の抵抗性領域を発生させ、 第１の電気パルス列を発生してこのパルスを所定の繰り
返しレートで第１の方向へ送出することにより第１のセ
ンサーの任意の抵抗性領域で第１のエコーパルスを発生
させ、 第２のパルス列を発生させてこのパルスを第２のセンサ
ーに沿って第１の方向とは反対の第２の方向へ所定の繰
り返しレートで送出することにより第２のセンサーの任
意の抵抗性領域で第２のエコーパルスを発生させ、 第１の送出パルスの送出と第１のエコーパルスとの間の
第１の時間インターバルを計算し、 第２の送出パルスの送出と第２のエコーパルスとの間の
第２の時間インターバルを計算し、 第１及び第２の時間インターバルから超電導コイルのク
エンチ領域の位置及び長さを求めるステップよりなるこ
とを特徴とする請求項１７に記載の方法。 - 【請求項２３】 第１のセンサーの終端部にインピーダ
ンスミスマッチを発生させて第１のセンサーの終端部か
らリターンパルスを発生させ、第２のセンサーの終端部
にインピーダンスミスマッチを発生させて第２のセンサ
ーの終端部からリターンパルスを発生させ、第１のエコ
ーパルスと第１のリターンパルスとの間の時間インター
バルを計算し、第２のエコーパルスと第２のリターンパ
ルスとの間の時間インターバルを計算してこれらの時間
インターバルからクエンチ領域に関する情報を求めるこ
とを特徴とする請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２４】 第１及び第２のセンサーの終端部をそ
れぞれ短絡してインピーダンスミスマッチを発生させる
ことにより第１及び第２のセンサーの終端部からリター
ンパルスを発生させることを特徴とする請求項２３に記
載の方法。 - 【請求項２５】 第１及び第２のセンサーの終端部をそ
れぞれ開放してインピーダンスミスマッチを発生させる
ことにより第１及び第２のセンサーの終端部からリター
ンパルスを発生させることを特徴とする請求項２３に記
載の方法。 - 【請求項２６】 第１及び第２のセンサーの終端部にそ
れぞれ所定の値を持つ抵抗を接続してインピーダンスミ
スマッチを発生させることにより第１及び第２のセンサ
ーの終端部からリターンパルスを発生させることを特徴
とする請求項２３に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/653,571 US5179342A (en) | 1991-02-11 | 1991-02-11 | Superconductor quench measuring device which evaluates reflected pulses |
| US653571 | 1991-02-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0580102A true JPH0580102A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=24621426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4057343A Withdrawn JPH0580102A (ja) | 1991-02-11 | 1992-02-10 | 超電導体のクエンチ測定装置及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5179342A (ja) |
| EP (1) | EP0499429A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0580102A (ja) |
| CA (1) | CA2060921A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016065725A (ja) * | 2014-09-22 | 2016-04-28 | 株式会社前川製作所 | 超電導ケーブルの健全性診断システム及び健全性診断方法 |
| CN120033507A (zh) * | 2025-04-21 | 2025-05-23 | 上海超导科技股份有限公司 | 降低高温超导带材接头电阻的方法及系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2151094C (en) * | 1995-06-06 | 1999-05-11 | David E. Vokey | Cable monitoring system with multiple branch terminations |
| GB9613266D0 (en) * | 1996-06-25 | 1996-08-28 | Oxford Instr Public Limited Co | Current limiting device |
| DE102006022363A1 (de) * | 2006-05-12 | 2007-11-15 | Siemens Ag | Verfahren zur Überwachung einer kryogenen Umgebung und Leiteranordnung |
| DE102008056613A1 (de) * | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Lokalisierung eines Quench in einem supraleitenden Leiter |
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| WO2013113125A1 (en) | 2012-02-02 | 2013-08-08 | Christian Lacroix | Increased normal zone propagation velocity in superconducting segments |
| US9240681B2 (en) | 2012-12-27 | 2016-01-19 | General Electric Company | Superconducting coil system and methods of assembling the same |
| CN106706669B (zh) * | 2016-12-08 | 2021-01-15 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种利用射频波技术进行超导磁体失超检测的方法 |
| CN110161329B (zh) * | 2019-04-19 | 2020-08-04 | 华中科技大学 | 一种二代高温超导带材的失超电阻仿真预测方法和系统 |
| CN112557974A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-03-26 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种高温超导带材冲击恢复特性测试方法及系统 |
| CN117995474B (zh) * | 2024-02-04 | 2024-08-02 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 耐高温耐辐照复合同绕线及其在超导磁体上的应用方法 |
| WO2026033406A1 (en) * | 2024-08-05 | 2026-02-12 | Eni S.P.A. | Method and device for detecting a resistive transition zone in a superconductor |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3510762A (en) * | 1967-04-14 | 1970-05-05 | John Robert Alexander Leslie | Electrical cable temperature monitoring and hot-spot locating system and method utilizing a transmission line having a liquid dielectric |
| FR1544858A (fr) * | 1967-09-29 | 1968-11-08 | Alsthom Cgee | Procédé de détection des transitions dans des bobines supraconductrices |
| GB1465515A (en) * | 1974-07-10 | 1977-02-23 | Shell Int Research | Detector |
| US4371943A (en) * | 1980-10-06 | 1983-02-01 | General Dynamics Corporation/Convair Div. | External means for detecting normal zones in superconducting magnets or coils |
| GB2126028A (en) * | 1982-08-11 | 1984-03-14 | Int Research & Dev Co Ltd | Quench detector for superconducting winding |
| JPS63169534A (ja) * | 1987-01-08 | 1988-07-13 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光ケ−ブルの障害点検出方式 |
| FR2618906B1 (fr) * | 1987-07-27 | 1989-11-17 | Comp Generale Electricite | Dispositif de detection de surchauffes dans un cable electrique et procede de mise en oeuvre d'un tel dispositif |
| US4978922A (en) * | 1989-08-31 | 1990-12-18 | Westinghouse Electric Corp. | Superconducting sensor for quench detection in a superconductor |
| US4996472A (en) * | 1989-08-31 | 1991-02-26 | Westinghouse Electric Corp. | Passive superconducting quench detection sensor |
-
1991
- 1991-02-11 US US07/653,571 patent/US5179342A/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-02-10 JP JP4057343A patent/JPH0580102A/ja not_active Withdrawn
- 1992-02-10 CA CA002060921A patent/CA2060921A1/en not_active Abandoned
- 1992-02-10 EP EP19920301085 patent/EP0499429A3/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016065725A (ja) * | 2014-09-22 | 2016-04-28 | 株式会社前川製作所 | 超電導ケーブルの健全性診断システム及び健全性診断方法 |
| CN120033507A (zh) * | 2025-04-21 | 2025-05-23 | 上海超导科技股份有限公司 | 降低高温超导带材接头电阻的方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2060921A1 (en) | 1992-08-12 |
| US5179342A (en) | 1993-01-12 |
| EP0499429A3 (en) | 1993-07-07 |
| EP0499429A2 (en) | 1992-08-19 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |