Kvalitetsfaktor

Kvalitetsfaktor, ofte betegnet som Q-faktor, er et dimensionløst tal som beskriver hvor underdæmpet en resonator er og hvor skarp dens resonans er. Det er et mål for forholdet mellem energi lagret i systemet og energi tabt i løbet af en cyklus, og det giver et overblik over hvor effektivt et system vibrerer eller oscillatorer uden at energien hurtigt går tabt.

Definition og beregning: En fælles formel er Q = 2π × (energien lagret i resonatoren) / (energien tabt per cyklus). En alternativ, praktisk formel er Q = ω0 × (energien lagret) / (effektiv effekt tabt), hvor ω0 er resonansens vinkelhastighed. For en elektrisk RLC-kreds kan Q beregnes som Q = ω0L/R i seriekredsløb eller Q = 1/(ω0RC) i parallelkonfiguration. For mange systemer er Q også defineret som f0 / Δf, hvor f0 er centerfrekvensen og Δf er den fulde bredde ved halvcachen, altså båndbredden.

Relaterede begreber: Der kan skelnes mellem ubelastet (Q0) og belastet (QL) kvalitetsfaktor, hvor belastningen påvirker de tab og dermed Q-værdien. En høj Q indikerer mindre dæmpning og en snæver resonans, mens en lav Q betyder større dæmpning og bredere resonans.

Anvendelser: Q-faktoren anvendes bredt i teknik og videnskab til evaluering af filter- og oscillatorkredsløb, RF-kavitationer, optiske og mekaniske resonatorer samt sensorer. Den giver en enkel måde at vurdere systemets energiomsætning i forhold til tab og er nyttig ved design af præcisionskredsløb og frekvensopgørelser.