品质因数的定义是什么?

是中心频率与-3dB带宽的比值,还是截止频率的增益 模与通带增益的模之比?中心频率和截止频率有什么关系?

品质因子或Q因子是物理及工程中的无量纲参数,是表示振子阻尼性质的物理量,也可表示振子的共振频率相对于带宽的大小, 高Q因子表示振子能量损失的速率较慢,振动可持续较长的时间,例如一个单摆在空气中运动,其Q因子较高,而在油中运动的单摆Q因子较低。高Q因子的振子一般其阻尼也较小。

扩展资料:

品质因数的特性:

1、低Q因子的系统(Q< ½)是过阻尼系统。过阻尼系统不会振荡,当偏离稳态输出平衡点时,会以指数衰减的方式,渐近式的回到稳态输出。其冲激响应是二个不同速度的指数衰减函数的和。

2、高Q因子的系统(Q> ½)是欠阻尼系统。欠阻尼系统在特定频率的输入下,其输出会振荡,其振幅也会指数衰减。Q因子略高于½的系统可能会振荡一或二次。若Q因子提高,阻尼的效果也会降低。

3、Q因子为½的系统是临界阻尼系统。临界阻尼系统和过阻尼系统一様不会震荡,也不会有过冲的情形。临界阻尼系统和欠阻尼系统一様,会对阶跃有快速的响应,临界阻尼可以使系统在不过冲的条件下有最快的反应。

参考资料来源:百度百科—品质因数

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第1个回答  2019-05-02

品质因数是品质因子或Q因子是物理及工程中的无量纲参数,是表示振子阻尼性质的物理量,也可表示振子的共振频率相对于带宽的大小, 高Q因子表示振子能量损失的速率较慢,振动可持续较长的时间,例如一个单摆在空气中运动,其Q因子较高,而在油中运动的单摆Q因子较低。高Q因子的振子一般其阻尼也较小。

Q因子较高的振子在共振时,在共振频率附近的振幅较大,但会产生的共振的频率范围比较小,此频率范围可以称为带宽。

例如一台无线电接收器内的调谐电路Q因子较高,要调整接收器对准一特定频率会比较困难,但其选择性较好,在过滤频谱上邻近电台的信号上也有较佳的效果。Q因子较高的振子能够产生共振的频率范围较小,也比较稳定。

扩展资料:

在负回授系统中,闭回路系统的响应常常用二阶系统来表示。设定开回路系统的相位裕度可以决定闭回路系统的Q因子,当相位裕度减少时,对应的二阶闭回路系统振荡会变大,也就是Q因子提高。

根据物理学,Q因子等于乘以系统储存的总能量,除以单一周期损失的能量,也可以表示为系统储存的总能量和单位弪度损失能量的的比值。

Q因子是无量纲的参数,是比较系统振幅衰减的时间常数和振荡周期后的结果。当Q因子数值较大时,Q因子可近似为系统从开始振荡起,一直到其能量剩下原来的(约1/535或0.2%),中间历经的振荡次数。

若将电阻、电感和电容并联形成一电路,并联电阻值越小,其阻尼的效果越大,因此Q因子越小。

若是电感和电容并联的电路,而主要损失是电感内,和电感串联的电阻R,其Q因子和串联RLC电路相同,此时降低寄生电阻R可以提升Q因子,也使带宽缩小到需要的范围内。

参考资料来源:百度百科——品质因子

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第2个回答  推荐于2017-09-28
  品质因数(Q因数)
  quality factor
  电学和磁学的量。表示一个储能器件(如电感线圈、电容等)、谐振电路中所储能量同每周期损耗能量之比的一种质量指标;串联谐振回路中电抗元件的Q值等于它的电抗与其等效串联电阻的比值;元件的Q值愈大,用该元件组成的电路或网络的选择性愈佳。

  计算
  对于无辐射系统,如Z=R+jX,则Q =|X|/R。SI单位:1(一)。
  Q=无功功率/有功功率
  串联谐振回路的品质因数为串联谐振回路的特性阻抗与回路电阻之比。
  在串联电路中,电路的品质因数Q有两种测量方法,一是根据公式 Q=UL/U0=Uc/U0测定,Uc与UL分别为谐振时电容器C与电感线圈L上的电压;另一种方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f=f2-f1,再根据Q=f0/(f2-f1)求出Q值。式中f0为谐振频率,f2与f1是失谐时,亦即输出电压的幅度下降到最大值的1/√2(=0.707)倍时的上、下频率点。Q值越大,曲线越尖锐,通频带越窄,电路的选择性越好。在恒压源供电时,电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数,与信号源无关。
  1是一串联谐振电路,它由电容C、电感L和由电容的漏电阻与电感的线电阻R所组成。此电路的复数阻抗Z为三个 元件的复数阻抗之和。
  Z=R+jωL+(-j/ωC)=R+j(ωL-1/ωC) ⑴
  上式电阻R是复数的实部,感抗与容抗之差是复数的虚部,虚部我们称之为电抗用X表示, ω是外加信号的角频率。当X=0时,电路处于谐振状态,此时感抗和容抗相互抵消了,即式⑴中的虚部为零,于是电路中的阻抗最小。因此电流最大,电路此时是一个纯电阻性负载电路,电路中的电压与电流同相。电路在谐振时容抗等于感抗,所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等,电容上的电压有效值UC=I*1/ωC=U/ωCR=QU 品质因数Q=1/ωCR,这里I是电路的总电流。
  电感上的电压有效值UL=ωLI=ωL*U/R=QU 品质因数Q=ωL/R
  因为:UC=UL 所以Q=1/ωCR=ωL/R
  电容上的电压与外加信号电压U之比UC/U= (I*1/ωC)/RI=1/ωCR=Q
  电感上的电压与外加信号电压U之比UL/U= ωLI/RI=ωL/R=Q
  从上面分析可见,电路的品质因数越高,电感或电容上的电压比外加电压越高。
  电路的选择性:图1电路的总电流I=U/Z=U/[R2+(ωL-1/ωC)2]1/2=U/[R2+(ωLω0/ω0-ω0/ωCω0)2]1/2 ω0是电路谐振时的角频率。当电路谐振时有:ω0L=1/ω0C
  所以I=U/{R2+[ω0L(ω/ω0-ω0/ω)]2}1/2= U/{R2+[R2(ω0L/R)2](ω/ω0-ω0/ω)2}1/2= U/R[1+Q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2
  因为电路谐振时电路的总电流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作此式的函数曲线。设(ω/ω0-ω0/ω)2=Y
  曲线如图2所示。这里有三条曲线,对应三个不同的Q值,其中有Q1>Q2>Q3。从图中可看出当外加信号频率ω偏离电路的谐振频率ω0时, I/I0均小于1。Q值越高在一定的频偏下电流下降得越快,其谐振曲线越尖锐。也就是说电路的选择性是由电路的品质因数Q所决定的,Q值越高选择性越好。

  措施
  ①根据工作频率选择绕制线圈的导线。低频段工作的电感线圈应采用漆包线等带绝缘的导线绕制。对于工作频率在几十千赫至两兆赫之间的电感线圈,应采用多股绝缘导线绕制,以增加导体有效截面积,减少集肤效应的影响,可使Q值提高30%-40%。对于工作频率高于2MHz的电感线圈,应采用单股粗导线绕制,导线的直径一般在0.3-1.5mm之间。
  ②选用优质骨架,减少介质损耗。通常对于要求损耗小、工作频率高的电感线圈,应选用高频陶瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等高频介质材料做骨架。对于超高频工作的电感线圈,可用无骨架方式绕制。
  ③选用带有磁心的电感线圈。电感线圈中带有磁心时,可使线圈圈数及其电阻大大减少,有利于Q值的提高。
  ④合理选择屏蔽罩的尺寸。线圈加屏蔽罩后,会增加线圈的损耗,降低Q值。因此,屏蔽罩的尺寸不宜过大和过小。一般来说,屏蔽罩直径与线圈直径之比以1.6-2.5为宜,这样可使Q值降低小于10%。
  
第3个回答  2016-04-15
我记得在《电路分析》中提到过品质因数,在工程上,通常用电路的特性阻抗与电阻值相比来表征谐振电路的性质,此比值称为串联谐振电路的品质因数。
这里所谓的串联谐振就是指作为激励电压源以某一频率加到由电阻,电容,电感串联的电路(任何实际电路都可以等效为这种戴维南电路模型)两端时,总的感抗为零,此时的激励源相当于直接加在电阻上,用此时的感抗或容抗与电路中的电阻相比,其比值就是品质因数了。
顺便要提的是,我记得不光是电路中有品质因数的概念,在物理上关于阻尼振动的研究也提出了品质因数的概念,物体做阻尼运动时由于振幅不断减少,振动的能量也不断减少,当能量减少为起始能量的1/e时所经历的时间称为时间常量t,用这个时间常量t除以T,T是每次振动的周期,就得到了在这段时间内,该物体一共做了多少次振动,在工程上将这一次数乘以2π定义为该阻尼振动的品质因数。
我想可能这两者的定义在某种程度上有一定关系,自己也思考过很久,不过到目前也没有发现两者之间的联系,我把这个关于阻尼振动的“品质因数”也提出来,希望你能更好的理解关于品质因数的含义。
第4个回答  2013-08-16
滤波器品质因数用滤波器的中心频率与-3dB带宽的比值来表达,描述了滤波器分离信号中相邻频率成分能力。品质因数Q越大,表明滤波器的分辨能力越高。追问

中心频率和截止频率有什么关系?

追答

中心频率就是频率范围的中心频率点 ,与上下截止频率有关,简单地可用算术平均值计算,即
中心频率=下限截止频率+(上限截止频率-下限截止频率)/2。