ضریب کیفیت

ضریب کیفیت یا کیو فاکتور ( به انگلیسی: Q factor ) یک شاخص افزاره های تشدیدی مانند مدارهای آرال سی است. در چنان مدارهایی انرژی به صورت متناوب تبادل می شود که این تبادل به علت وجود مقاومت با اتلاف همراه است. [ ۱]
در مکانیک ضریب کیفیت معیاری است برای تلفات انرژی یک تشدیدگر که میرایی مکانیکی را تعیین می کند. اگر τ ثابت زمانی تشدیدگر و f 0 بسامد تشدیدگر بدون بار باشد، ضریب کیفیت به صورت زیر تعریف می شود:[ ۲]
هر چه ثابت زمانی بزرگ تر باشد، ضریب کیفیت نیز بزرگ تر خواهد بود و تلفات انرژی کمتر است. هر چه فاکتور کیو بیشتر باشد، پاسخ سامانهٔ دارای قله ی نوک تیزتری خواهد بود که تشخیص آن ساده تر است و پایداری فرکانسی بهتری خواهد داشت و نشانه ی این است که سامانه به خوبی از محیط اطرافش جداسازی شده و تأثیر عوامل خارجی بر آن کمینه است. [ ۳]
در یک مدار تشدید، ضریب کیفیت برابر است با نسبت بین بیشینه ی انرژی ذخیره شده و انرژی تلف شده در طی یک دورهٔ تناوب[ ۴] و از نسبت بین انرژی ذخیره شده در راکتانس سیم پیچ به انرژی تلف شده در مقاومت به دست می آید. سیم پیچ های رایج دارای ضریب کیفیتی بین ۲۰ تا ۸۰ هستند در حالی که خازن ها دارای ضریب کیفیت بسیار بیشتر، در حد چندهزار، هستند. [ ۵]
از آنجایی که انرژی تلف شده در هر سیکل برابر است با میانگین توان تلف شده ضربدر زمان تناوب، ضریب کیفیت را می توان به صورت نسبت انرژی ذخیره شده در راکتانس به متوسط انرژی تلف شده و با استفاده از بسامد زاویه ای نیز بیان کرد:[ ۶]
در یک القاگر و خازن ضریب کیفیت به ترتیب به صورت زیر قابل محاسبه است:
و بنابراین ضریب کیفیت را می توان به صورت نسبت بین راکتانس و مقاومت، یا نسبت بین توان راکتیو ( Q ) و توان حقیقی ( P ) نیز تعریف کرد. [ ۷]