Kalite Faktörü

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Atla: kullan, ara

Fiziğin çeşitli dallarında osilasyon yapan sistemlerde osilasyonun verimini belirtmek için kullanılan bir terim.


Osilasyon ve frekans bandı[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir gerilim frekans karakteristiği.fL ve fH gücün yarıya düştüğü frekanslar, B ise bant genişliğidir.


Osilasyon yapan bir sistemin (mesela osilatör) çıkışındaki güç bir frekans ekseninde incelenirse, bu gücün sıfırdan başlayarak yükseldiği, kritik frekans denilen bir frekansta maksimum düzeye ulaştığı ve daha sonra yeniden azalmağa başladığı görülür. Güçun maksimum düzeyin yarısı kadar olduğu frekanslar yarıgüç frekanslarıdır. Bağıl güç desibel birimi ile verildiği için yarı güç

P_{1/2}(dB)= 10\cdot \log(1/2)= -3\mbox{ dB}

olarak hesaplanır. Bu sebeple, yarı güç frekanslarına genellikle -3 dB noktaları denilir. İki yarı güç noktası arasındaki frekans farkı da bant genişliği olarak bilinir.Bant genişliği B ile veya Δ f ile gösterilir. Yarı güç, gerilim ya akım gibi nicelikler söz konusu olduğunda,

V \propto  \sqrt{P}= \sqrt{\frac{1}{2}}\approx 0.707

düzeyine denktir. (Şekildeki karakteristik gerilim karakteristiğidir.)

Kalite faktörünün matematiksel anlamı[değiştir | kaynağı değiştir]

Kalite faktörü Q ile gösterilen boyutsuz ve birimsiz bir niceliktir ve şu şekilde verilir.

Q =\frac{f_0}{B}


Burada f0 kritik frekans ve B de bant genişliğidir. Her iki parametre de 1/t boyutuna ve Hz birimine sahip olduğundan kalite faktörünün boyutu ve birimi yoktur.

Elektrik devrelerinde kalite faktörü[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir elektrik devresinde en genel haliyle,

 Z = R + j\cdot X

Burada R ile empedansın gerçek, X ile de sanal bileşeni gösterilmiştir. Kalite faktörü;

Q = \left | \frac{X}{R} \right | \,


Direnç, kondansatör ve indüktör (bobin) ile oluşturulmuş bir devrede eşdeğer eleman değerleri bulunduktan sonra, kalite faktörü şu şekilde hesaplanır:

Şayet devre seri devre ise,


Q = \frac{1}{R} \sqrt{\frac{L}{C}} \,
,

Şayet devre paralel devre ise,



Q = R \sqrt\frac{C}{L} \,

Burada R ile direnç, C ile kondansatör ve L ile de bobin gösterilmiştir.

Kalite faktörünün değerinin yükselmesi devre tasarımını zorlaştırır. Aynı zamanda düşük değerli kalite faktörü devre performansını arttırır.

Mekanik sistemlerde kalite faktörü[değiştir | kaynağı değiştir]

Mekanik sistemler de matematiksel olarak elektrik devreleri gibi incelenebilirler. Denklemlerde, 1/C yerine kütle , L yerine yay sabiti ve direnç yerine de sürtünme ( amortisman) konabilir. Buna göre,


Q = \frac{\sqrt{M k}}{D} \,
,

Burada M ile kütle, k ile yay sabiti D ile amortisman (Sürat ve sürtünme kuvveti arasındaki katsayı) gösterilmiştir.