品質因數的定義是什麼品質因數的定義是什麼?

2021-05-25 09:00:24 字數 5006 閱讀 9026

1樓:**雞取

品質因子或q因子是物理及工程中的無量綱引數,是表示振

子阻尼性質的物理量,也可表示振子的共振頻率相對於頻寬的大小, 高q因子表示振子能量損失的速率較慢,振動可持續較長的時間,例如一個單擺在空氣中運動,其q因子較高,而在油中運動的單擺q因子較低。高q因子的振子一般其阻尼也較小。

2樓:demon陌

品質因數是品質因子或q因子是物理及工程中的無量綱引數,是表示振子阻尼性質的物理量,也可表示振子的共振頻率相對於頻寬的大小, 高q因子表示振子能量損失的速率較慢,振動可持續較長的時間,例如一個單擺在空氣中運動,其q因子較高,而在油中運動的單擺q因子較低。高q因子的振子一般其阻尼也較小。

q因子較高的振子在共振時,在共振頻率附近的振幅較大,但會產生的共振的頻率範圍比較小,此頻率範圍可以稱為頻寬。

例如一臺無線電接收器內的調諧電路q因子較高,要調整接收器對準一特定頻率會比較困難,但其選擇性較好,在過濾頻譜上鄰近電臺的訊號上也有較佳的效果。q因子較高的振子能夠產生共振的頻率範圍較小,也比較穩定。

3樓:晴空吳

品質因數(q因數)

quality factor

電學和磁學的量。表示一個儲能器件(如電感線圈、電容等)、諧振電路中所儲能量同每週期損耗能量之比的一種質量指標;串聯諧振迴路中電抗元件的q值等於它的電抗與其等效串聯電阻的比值;元件的q值愈大,用該元件組成的電路或網路的選擇性愈佳。

計算對於無輻射系統,如z=r+jx,則q =|x|/r。si單位:1(一)。

q=無功功率/有功功率

串聯諧振迴路的品質因數為串聯諧振迴路的特性阻抗與迴路電阻之比。

在串聯電路中,電路的品質因數q有兩種測量方法,一是根據公式 q=ul/u0=uc/u0測定,uc與ul分別為諧振時電容器c與電感線圈l上的電壓;另一種方法是通過測量諧振曲線的通頻頻寬度△f=f2-f1,再根據q=f0/(f2-f1)求出q值。式中f0為諧振頻率,f2與f1是失諧時,亦即輸出電壓的幅度下降到最大值的1/√2(=0.707)倍時的上、下頻率點。

q值越大,曲線越尖銳,通頻帶越窄,電路的選擇性越好。在恆壓源供電時,電路的品質因數、選擇性與通頻帶只決定於電路本身的引數,與訊號源無關。

1是一串聯諧振電路,它由電容c、電感l和由電容的漏電阻與電感的線電阻r所組成。此電路的複數阻抗z為三個 元件的複數阻抗之和。

z=r+jωl+(-j/ωc)=r+j(ωl-1/ωc) ⑴

上式電阻r是複數的實部,感抗與容抗之差是複數的虛部,虛部我們稱之為電抗用x表示, ω是外加訊號的角頻率。當x=0時,電路處於諧振狀態,此時感抗和容抗相互抵消了,即式⑴中的虛部為零,於是電路中的阻抗最小。因此電流最大,電路此時是一個純電阻性負載電路,電路中的電壓與電流同相。

電路在諧振時容抗等於感抗,所以電容和電感上兩端的電壓有效值必然相等,電容上的電壓有效值uc=i*1/ωc=u/ωcr=qu 品質因數q=1/ωcr,這裡i是電路的總電流。

電感上的電壓有效值ul=ωli=ωl*u/r=qu 品質因數q=ωl/r

因為:uc=ul 所以q=1/ωcr=ωl/r

電容上的電壓與外加訊號電壓u之比uc/u= (i*1/ωc)/ri=1/ωcr=q

電感上的電壓與外加訊號電壓u之比ul/u= ωli/ri=ωl/r=q

從上面分析可見,電路的品質因數越高,電感或電容上的電壓比外加電壓越高。

電路的選擇性:圖1電路的總電流i=u/z=u/[r2+(ωl-1/ωc)2]1/2=u/[r2+(ωlω0/ω0-ω0/ωcω0)2]1/2 ω0是電路諧振時的角頻率。當電路諧振時有:

ω0l=1/ω0c

所以i=u/1/2= u/1/2= u/r[1+q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2

因為電路諧振時電路的總電流i0=u/r,

所以i=i0/[1+q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2有:i/i0=1/[1+q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2作此式的函式曲線。設(ω/ω0-ω0/ω)2=y

曲線如圖2所示。這裡有三條曲線,對應三個不同的q值,其中有q1>q2>q3。從圖中可看出當外加訊號頻率ω偏離電路的諧振頻率ω0時, i/i0均小於1。

q值越高在一定的頻偏下電流下降得越快,其諧振曲線越尖銳。也就是說電路的選擇性是由電路的品質因數q所決定的,q值越高選擇性越好。

措施①根據工作頻率選擇繞制線圈的導線。低頻段工作的電感線圈應採用漆包線等帶絕緣的導線繞制。對於工作頻率在幾十千赫至兩兆赫之間的電感線圈,應採用多股絕緣導線繞制,以增加導體有效截面積,減少集膚效應的影響,可使q值提高30%-40%。

對於工作頻率高於2mhz的電感線圈,應採用單股粗導線繞制,導線的直徑一般在0.3-1.5mm之間。

②選用優質骨架,減少介質損耗。通常對於要求損耗小、工作頻率高的電感線圈,應選用高頻陶瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等高頻介質材料做骨架。對於超高頻工作的電感線圈,可用無骨架方式繞制。

③選用帶有磁心的電感線圈。電感線圈中帶有磁心時,可使線圈圈數及其電阻大大減少,有利於q值的提高。

④合理選擇遮蔽罩的尺寸。線圈加遮蔽罩後,會增加線圈的損耗,降低q值。因此,遮蔽罩的尺寸不宜過大和過小。

一般來說,遮蔽罩直徑與線圈直徑之比以1.6-2.5為宜,這樣可使q值降低小於10%。

4樓:匿名使用者

我記得在《電路分析》中提到過品質因數,在工程上,通常用電路的特性阻抗與電阻值相比來表徵諧振電路的性質,此比值稱為串聯諧振電路的品質因數。

這裡所謂的串聯諧振就是指作為激勵電壓源以某一頻率加到由電阻,電容,電感串聯的電路(任何實際電路都可以等效為這種戴維南電路模型)兩端時,總的感抗為零,此時的激勵源相當於直接加在電阻上,用此時的感抗或容抗與電路中的電阻相比,其比值就是品質因數了。

順便要提的是,我記得不光是電路中有品質因數的概念,在物理上關於阻尼振動的研究也提出了品質因數的概念,物體做阻尼運動時由於振幅不斷減少,振動的能量也不斷減少,當能量減少為起始能量的1/e時所經歷的時間稱為時間常量t,用這個時間常量t除以t,t是每次振動的週期,就得到了在這段時間內,該物體一共做了多少次振動,在工程上將這一次數乘以2π定義為該阻尼振動的品質因數。

我想可能這兩者的定義在某種程度上有一定關係,自己也思考過很久,不過到目前也沒有發現兩者之間的聯絡,我把這個關於阻尼振動的「品質因數」也提出來,希望你能更好的理解關於品質因數的含義。

5樓:匿名使用者

濾波器品質因數用濾波器的中心頻率與-3db頻寬的比值來表達,描述了濾波器分離訊號中相鄰頻率成分能力。品質因數q越大,表明濾波器的分辨能力越高。

電路里的q品質因數的定義

6樓:竇贇

迴路特性阻抗與迴路中電阻的比值定義為迴路的品質因數q=wl/r=1/wrc

其中:q是品質因素

w是電路諧振時的電源頻率

l是電感

r是串的電阻

c是電容

品質因子的定義

7樓:匿名使用者

諧振電路品質因數的普遍定義是:諧振時電感l和電容c儲能的總能量(磁能+電能=恆定常數)與一個週期內r消耗的電能之比再乘以2π,用數學公式表述為

一、rlc串聯諧振電路的品質因數。 對於串聯諧振從普遍定義式可推導得到 q = ωl/r = 1/ωcr ( 即 q=感抗/電阻=容抗/電阻 )。因為諧振頻率ω為固定值,且l、c、r是元件固有引數,所以諧振電路的品質因數有確定值。

當r=0時原電路轉為理想lc串聯諧振,此時r=0對應於q=∞,理想lc串聯諧振達到最高品質因數。

二、rlc並聯諧振電路的品質因數。 對於並聯諧振從普遍定義式可以推導得到 q = r/ωl= rωc ( 即q=感納/電導=容納/電導) 。因為諧振頻率ω為固定值,由於l、c、r是元件固有引數,因此諧振電路的品質因數有確定值。

試想並聯諧振時r能等於0嗎?若r=0則l和c均被短路破壞了諧振電路。但r=∞開路是可以的,原電路轉為理想lc並聯諧振,此刻r=∞對應於q=∞,理想 lc並聯諧振電路達到最高品質因數。

三、單個元件的品質因數。 一個實際元件的品質因數同樣遵循普遍定義式,即品質因數=儲存能與損耗能之比。實際電感器的品質因數 q = ωl/r  , r是電感線圈的直流電阻,這種情況下電感器的品質因數q隨工作頻率ω的變化而改變,就是說電感的品質因數是頻率的函式。

再看實際電容器的品質因數,工程技術中一般用介質損耗角的正切數 tanδ 來表示實際電容器的儲存能與損耗能之比。

8樓:哆姐

q因子可定義為在一系統的共振

頻率下,當訊號振幅不隨時間變化時,系統儲存能量和每個週期外界所提供能量的比例(此時系統儲存能量也不隨時間變化):

大部份的共振系統都可以用二階的微分方程表示,q因子中2π的係數,使q因子可以表示成只和二階微分方程係數有關的較簡單型式。在電機系統中,能量會儲存在理想無損失的電感及電容中,損失的能量則是每個週期由電阻損失能量的總和。力學系統儲存的能量是該時間動能及位能的和,損失的能量則是因為摩擦力或阻力所消耗的能量。

針對高q因子的系統,也可以用下式計算的q因子,在數學上也是準確的:

其中fr為共振頻率,δf為頻寬,ωr=2πfr是以角頻率表示的共振頻率,δω是以角頻率表示的頻寬

在像電感等儲能元件的規格中,會用到和頻率有關的q因子,其定義如下:

其中ω是計算儲存能量和功率損失時的角頻率。若電路中只有一個儲能元件(電感或是電容),也可用上式來定義q因子,此時q因子會等於無功功率相對實功功率的比例。

電感的q值的標準是怎麼定義的,為多少?

9樓:大位元論壇

q值表示反映電感的內部損耗,q值大代表內阻小,損耗低,反之亦然,但 電容容抗與工作頻率成反比,即高頻的容抗小,低頻容抗大

q=ωl/r=√(l/c)/r

10樓:匿名使用者

關於電感線圈的品質因數q值的最早定義為:在給定的頻率下,每個週期裡,線圈儲版存能量的最大權值與總損耗能量之比的2×pi倍速。以後也有人把線圈的q值定義為無功功率與有功功率之比。

然後根據電感不同的等效電路模型可以推匯出不同的品質因數q的計算公式;

串聯等效電路:q=wls/rs

並聯等效電路:q=rp/(wlp)

一般情況下這兩種等效電路所得出來的q值都很接近,但有時也需要根據電感的型別來選擇正確的電感等效模型。

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