JPH09243577A - 誘電材料の識別装置 - Google Patents

誘電材料の識別装置

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JPH09243577A
JPH09243577A JP5623496A JP5623496A JPH09243577A JP H09243577 A JPH09243577 A JP H09243577A JP 5623496 A JP5623496 A JP 5623496A JP 5623496 A JP5623496 A JP 5623496A JP H09243577 A JPH09243577 A JP H09243577A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄されるプラスチック成形体の材料の種類
を特別な処理を施すことなく、簡単な操作で短時間に区
分できるようにする。 【解決手段】 マイクロ波発振器からの出力を放射アン
テナから被試験物体に向けて放射し、受信アンテナがそ
の反射波を受信して、位相識別手段が送信アンテナから
放射されたマイクロ波と受信アンテナに到来したマイク
ロ波との間の搬送波位相を識別する。放射アンテナと受
信アンテナとは一つのプローブ装置に装着し、放射アン
テナから被試験物体に反射して受信アンテナに至るマイ
クロ波の通路長を異なる被試験物体についても放射アン
テナおよび受信アンテナと被測定物体との距離が常に一
定になるように設定する。 【効果】 廃材となったプラスチック材料の識別作業に
多くの時間を要しなくなるので、時間がかかるために廃
棄処分されていた多くの材料のリサイクルによる利用を
可能にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電材料の種類を
簡便に識別するために利用する。本発明は、例えば廃棄
物に含まれるプラスチック材料をリサイクル用に区分け
するために、そのプラスチック材料を識別する装置とし
て利用する。
【0002】本発明は、誘電材料の比誘電率の違いを電
気的に大まかに識別するための装置に関する。
【0003】
【従来の技術】自動車など大型の廃棄物からリサイクル
可能な材料を取外し、リサイクルするために、金属材料
では鉄と非鉄金属に区分されリサイクルが可能であるも
のの、プラスチック材料ではその材料を区分することは
簡単ではないことから、自動車のバンパーなど大型のプ
ラスチック材料が多量に廃棄処理されることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、プラスチック
材料のリサイクルはそのプラスチック材料を識別して同
一の材料の廃材を集積しなければならない。プラスチッ
ク材料の識別は試薬を使用するなど材料組成の化学的性
質により行われる。しかし、廃棄物の大量処理などの場
面では、一つひとつの廃棄物から化学的性質を識別する
ことはできず、プラスチック成形体をその形状のまま非
破壊的にその材料を識別することが望まれる。一方例え
ば、ポリエチレンと塩化ビニルでは、その比誘電率が大
きく相違する。この相違を電気的に簡単に識別すること
ができればきわめて有用である。
【0005】本発明は、上記のような要求に対して、自
動車用に装備される先行車両との車間距離を測定するた
めのマイクロ波レーダ装置の電波が利用できないかとの
着想から出発したものである。自動車用のレーダ装置は
数十GHzの搬送波周波数で、マイクロ波が繰り返しパ
ルス信号として送信されるが、そのパルスのピーク時に
は瞬時的にかなり高いレベルのマイクロ波が送信されて
いる。このマイクロ波は物体に反射して、あるいは誘電
体の表面から内部に進入し屈折して再び外部に現れ、受
信用アンテナに受信される。発明者は、この送信マイク
ロ波搬送波と受信マイクロ波搬送波との間には、伝播距
離の違いによる位相差が生じることはもちろんである
が、かりに伝播距離を一定に保持することができるな
ら、反射する物体の誘電率の違いにより位相差が異なる
現象があり、これを検出することに着目したものであ
る。
【0006】すなわち本発明はこのような背景に行われ
たものであって、プラスチック成形体をその形状のまま
で、破壊することなく、しかも瞬時に、大まかな材料区
分けを行うことができる装置を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、プラスチック
材の材質を比誘電率の違いを利用して簡便に識別するこ
とを特徴とする。
【0008】すなわち、本発明は、マイクロ波発振器
と、このマイクロ波発振器の出力を被試験物体に向けて
放射する放射アンテナと、被試験物体からの反射波を受
信する受信アンテナと、前記放射アンテナから放射され
たマイクロ波と前記受信アンテナに到来するマイクロ波
との間の搬送波位相を識別する位相識別手段とを備え、
前記放射アンテナと前記受信アンテナとが一つのプロー
ブ装置に装着され、このプローブ装置は、その放射アン
テナから被試験物体に反射してその受信アンテナに至る
マイクロ波の通路長が異なる被試験物体についても前記
放射アンテナおよび前記受信アンテナと被測定物体との
距離が常に一定になるように設定されたことを特徴とす
る。
【0009】誘電材料の比誘電率はその材質によってそ
れぞれ異なる。本発明はこの性質を利用するもので、マ
イクロ波発振器が発生したマイクロ波を放射アンテナか
ら被試験物体に放射すると、その反射波を受信アンテナ
が受信したときに、放射アンテナから放射されたマイク
ロ波と受信アンテナに到来したマイクロ波との間に、そ
の比誘電率に応じて搬送波に位相差が生じる。この位相
差はその材料の比誘電率によって異なるので、その位相
差を計測することによってその相異から材質をおおまか
に識別することができる。
【0010】位相差の相異をできるだけ正確に識別する
ためには、どの被試験物体についても、放射アンテナお
よび受信アンテナと被試験物体との間の距離を一定にし
ておくことが必要である。放射アンテナと受信アンテナ
を一つのプローブ装置に固定することによってその距離
を一定にすることができ、これにより放射アンテナから
放射されたマイクロ波の被試験物体に反射して受信アン
テナに至るまでの通路長が材質によって相異してあらわ
れ、その通路長の違いにより生じる位相差を性質がすで
に知られた材質と比較することにより誘電材料の種類を
簡便に識別することができる。比較には標準試料を用い
ることが簡便にして簡単である。
【0011】このような本発明装置を用いることによ
り、プラスチック材の識別を簡単な操作で、短時間に行
うことが可能になり、識別に多くの時間を要するために
廃棄処分されていた廃材をリサイクルすることが可能と
なり、使用済材料の有効利用を拡張することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
【0013】
【実施例】次に、本発明実施例装置を図面に基づいて説
明する。図1は本発明実施例装置の電気的構成を示すブ
ロック図、図2は本発明実施例装置の外観形状の一例を
示す斜視図、図3は本発明実施例装置の放射アンテナお
よび受信アンテナの配置状態を示す図2のA−A断面図
である。
【0014】本発明実施例装置は、マイクロ波発振器1
と、このマイクロ波発振器1の出力を被試験物体2に向
けて放射する放射アンテナ3と、被試験物体2からの反
射波を受信する受信アンテナ4と、放射アンテナ3から
放射されたマイクロ波と受信アンテナ4に到来するマイ
クロ波との間の搬送波位相を識別する位相識別手段5
と、識別された位相を表示する表示器6とが備えられ、
放射アンテナ3と受信アンテナ4とが一つのプローブ装
置7に装着され、このプローブ装置7は、その放射アン
テナ3から被試験物体2に反射してその受信アンテナ4
に至るマイクロ波の通路長が異なる被試験物体2につい
ても図1および図3に示す距離Lが常に一定になるよう
に設定される。図1では電源電池およびその配線は省略
されている。
【0015】位相識別手段5には、マイクロ波発振器1
からのマイクロ波を分波しその一方を放射アンテナ3に
出力する分波器11と、この分波器11が分波した他方
のマイクロ波を遅延させて出力する遅延回路12と、こ
の遅延回路12からの出力を増幅する第一の増幅器13
と、受信アンテナ4からの出力を増幅する第二の増幅器
14と、第一の増幅器13および第二の増幅器14から
の出力を混合するミキサ15と、このミキサ15の出力
信号から電圧を測定する電圧測定回路16と、この電圧
測定回路16が測定した電圧値から搬送波位相を識別す
る位相差識別回路17とが備えられる。
【0016】プローブ装置7は、三脚が形成された支持
台9にケース8が固定され、このケース8内に位相識別
手段5を構成する前述の各回路が収容される。ケース8
の上面には表示器6の表示部および電源スイッチ10が
配置され、表示部には位相差を示す0度〜360度の度
数が表示される。
【0017】本発明は、プラスチック材料に対する送信
マイクロ波搬送波と受信マイクロ波搬送波との間で伝搬
距離の違いにより生じる位相差を利用しその材料の種類
を識別することを特徴とするもので、材料固有の比誘電
率は次に示すように異なっている。
【0018】 塩化ビニール(PVC) 0.019 ポリスチレン(PS) 0.0005 ポリオレフィン ポリプロピレン(PP) 0.0003 ポリエチレン(PE) 0.0003 送信マイクロ波搬送波と受信マイクロ波搬送波との間の
伝播距離を機械的に一定に保持しておけば、送信したマ
イクロ波を反射する被試験物体2の比誘電率の違いによ
り異なった位相差をあらわすことができる。
【0019】位相と比誘電率とは、 k : 波長 k0 : 真空中の波長 θ : 真空中の平面物体への入射角 ε* : 比誘電率 としたとき、 k = k0 √ε* −sin2 θ の関数であらわされ位相差を検出することはそれほど困
難ではない。
【0020】この位相差の検出は、発信マイクロ波と受
信マイクロ波とにより生じる電圧を測定することによっ
て行われ、例えば位相差が0度のときは電圧は2倍の値
を示し、位相差が90度のときは電圧は1.4倍の値を
示す。また、位相差が180度のときはその値は零を示
す。この位相差の度数が表示器6の表示部に表示され
る。
【0021】ここで、本発明実施例装置によるプラスチ
ック材料の識別動作について説明する。図4はその識別
動作を説明する図である。
【0022】まず、被試験物体2が準備される。被試験
物体2が大きいものであれば切断などによりその一部が
取出される。この被試験物体2にプローブ装置6が載置
され電源スイッチ10がオンされる。
【0023】電源スイッチがオン状態になると、マイク
ロ波発振器1がマイクロ波を発生し分波器11に出力す
る。マイクロ波は1GHz〜300GHzの範囲内、こ
の実施例装置では60GHzに設定された。分波器11
はこのマイクロ波を二つに分岐し、その一方を放射アン
テナ3に出力するとともに、他方を遅延回路12に出力
する。
【0024】放射アンテナ3からは被試験物体2に向け
空気中にマイクロ波が放射され、その反射波を受信アン
テナ4が受信し第二の増幅器14に供給する。被試験物
体2に放射されたマイクロ波はその材料の表面でもしく
は一部が内部に侵入し反射する。この反射波を受信アン
テナ4が受信し第二の増幅器14に出力する。
【0025】上述のように、送信マイクロ波搬送波と受
信マイクロ波搬送波との間に伝播距離の違いが生じ、こ
れが位相差となってあらわれる。放射されたマイクロ波
が材料内で反射する位置(深さ)はそれぞれの材料固有
の比誘電率によって異なる。
【0026】分波器11により分波された他方のマイク
ロ波は、遅延回路12から第一の増幅器13に出力され
る。この第一の増幅器13の出力と第二の増幅器14の
出力とがミキサ15で処理されて電圧測定回路16に出
力される。電圧測定回路16では電圧の測定が行われ、
その測定された電圧の値により位相差識別回路17が度
数によって表された位相差の識別を行う。位相差識別回
路17からは表示器6に表示信号が出力され、表示器6
はこの信号を受けてその材料が示す位相差を0度〜36
0度の度数によって表示する。
【0027】この被試験物体2の位相差の測定が終了す
ると、プローブ装置7はいくつかの標準試料上に載置さ
れる。本実施例では、塩化ビニール(PVC)、ポリス
チレン(PS)、ポリプロピレン(PP)およびポリエ
チレン(PE)の標準試料が準備されている。
【0028】このそれぞれの標準試料の位相差が測定さ
れるが、その過程で被試験物体2の測定によって示され
た値に近似した値の標準試料があれば、その被試験物体
2はその標準試料の材質と同一であると識別される。こ
のように材質の識別を被試験物体2の示す位相差と標準
試料の位相差との比較によって簡単に行うことができ
る。
【0029】この装置により比誘電率が大きく相違する
材料は比較的簡単に区別されるが、比誘電率がそれほど
違わない材料は互いに区別がつかないことがあるが、材
料の識別はこの装置のみで行うわけではないから、その
ような場合には、材料の柔らかさなどを総合比較するこ
とにより、実用的に十分な程度に区別することが可能で
ある。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、廃
棄されるプラスチック成形体の材料の種類を特別な処理
を施すことなく、簡単な操作で短時間に区分することが
できる。これにより、廃材となって廃棄される材料の識
別作業を容易に行うことが可能となり、時間を要するた
めに廃棄処分されていた多くの材料をリサイクルし有効
に利用することができる。
【0031】本発明は廃棄物の識別に限らず、その他の
誘電材料の識別にも広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例装置の電気的構成を示すブロック
図。
【図2】本発明実施例装置の外観形状の一例を示す斜視
図。
【図3】本発明実施例装置の放射アンテナおよび受信ア
ンテナの配置状態を示す図2のA−A断面図。
【図4】本発明実施例装置によるプラスチック材料の識
別動作を説明する図。
【符号の説明】
1 マイクロ波発振器 2 被試験物体 3 放射アンテナ 4 受信アンテナ 5 位相識別手段 6 表示器 7 プローブ装置 8 ケース 9 支持台 10 電源スイッチ 11 分波器 12 遅延回路 13 第一の増幅器 14 第二の増幅器 15 ミキサ 16 電圧測定回路 17 位相差識別回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロ波発振器と、このマイクロ波発
    振器の出力を被試験物体に向けて放射する放射アンテナ
    と、被試験物体からの反射波を受信する受信アンテナ
    と、前記放射アンテナから放射されたマイクロ波と前記
    受信アンテナに到来するマイクロ波との間の搬送波位相
    を識別する位相識別手段とを備え、 前記放射アンテナと前記受信アンテナとが一つのプロー
    ブ装置に装着され、このプローブ装置は、その放射アン
    テナから被試験物体に反射してその受信アンテナに至る
    マイクロ波の通路長が異なる被試験物体についても前記
    放射アンテナおよび前記受信アンテナと被測定物体との
    距離が常に一定になるように設定されたことを特徴とす
    る誘電材料の識別装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010505092A (ja) * 2006-09-29 2010-02-18 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 容器内における試料を識別する方法及びそのための装置
WO2011065868A1 (ru) * 2009-11-26 2011-06-03 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технический Центр Прикладной Физики" Способ определения диэлектрической проницаемости диэлектрического объекта

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010505092A (ja) * 2006-09-29 2010-02-18 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 容器内における試料を識別する方法及びそのための装置
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CN102630300A (zh) * 2009-11-26 2012-08-08 应用物理学科技中心有限责任公司 确定电介质物体的电介质介电常数的方法

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