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因子可定义为在一系统的
共振频率下,当信号
振幅不随时间变化时,系统储存能量和每个周期外界所提供能量的比例(此时系统储存能量也不随时间变化):
大部分的共振系统都可以用二阶的
微分方程表示,Q因子中2π的系数,使Q因子可以表示成只和
二阶微分方程系数有关的较简单型式。在电机系统中,能量会储存在理想无损失的电感及电容中,损失的能量则是每个周期由电阻损失能量的总和。
力学系统储存的能量是该时间动能及
位能的和,损失的能量则是因为
摩擦力或阻力所消耗的能量。
其中ω是计算储存能量和功率损失时的
角频率。若电路中只有一个储能元件(电感或是电容),也可用上式来定义Q因子,此时Q因子会等于
无功功率相对实功功率的比例。
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。
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。
若此系统的(欠阻尼系统),系统有二个
共轭复数极点,其实部为。衰减参数表示其冲激响应指数衰减的速率。Q因子大表示其
衰减率较慢,因此Q因子很大的系统可以持续振荡较长的时间。
对电子共振系统而言,Q因子表示电阻的影响,若针对机电共振系统(例如
石英晶体谐振器),也包括
摩擦力的影响。
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。
对于一个有阻尼的质量-
弹簧系统,可以用
Q因子表示简化的黏滞阻尼或阻力对系统的影响,其中的
阻尼力(或阻力)和速度成正比。此系统的Q因子可以用下式表示:
其中为
共振频率,e为
共振腔中储存的能量,为耗散的能量。光学共振腔的Q因子等于
共振频率和共振腔带宽的比值。共振光子的
平均寿命和Q因子成正比,若激光共振腔中的Q因子突然地调高,共振腔会输出
激光脉冲,其强度远高于平常共振腔连结输出的强度,此技术称为Q切换。
地层的品质因子Q是描述岩石弹性的重要参数,也是指示地层含油气性的重要标志之一。常用品质因数Q及其倒数Q-1来度量衰减。
Q值是储能与
耗散能的比率,它作为岩石的一个内禀特性。