Medidor de factor Q

El símbolo Q, también llamado "factor de calidad o mérito" indica la calidad de un componente o un sistema y se define como 2p veces la relación entre la energía almacenada y la energía perdida por ciclo.

Ecuación (1)
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Figura (1)

 

Analizando el circuito de la figura, el valor de la corriente a la frecuencia de resonancia es:

Siendo la resistencia total del circuito.

La fem que se produce en la inductancia es:

Aplicando la ecuación 1

reemplazando

O sea, que en resonancia, es igual a la relación de las fem que se produce en cualquiera de las 2 reactancias a la fem aplicada.

Hay que tener en cuenta que es la resistencia total del circuito para la frecuencia de prueba y no la resistencia asociada directamente al componente que se ensaya. Por lo tanto el medido no es el de un componente determinado del circuito sino el del circuito completo.

En general, lo que interesa es medir el de un componente y no el del circuito completo. Por lo tanto hay que determinar el del componente deseado. Aunque, como se demuestra más adelante, por lo general no se comete mucho error al aceptar al valor del indicado por el instrumento (circuito completo) como el correspondiente al componente ensayado.

Error sistemático y correcciones correspondientes

Las causas de error en la medición son:

  • Pérdidas del capacitor de sintonía

  • Capacidad propia de la bobina del circuito

  • Inductancia residual

  • Impedancia de inyección

a. Pérdidas del capacitor de sintonía

En el circuito resonante el del circuito está dado por:


: del circuito completo
: de la parte inductiva del circuito.
: Factor de calidad de la parte capacitiva del circuito.

donde:

es la inductancia total efectiva en serie y
es la resistencia total efectiva en serie.

donde:

es la capacidad total efectiva en serie y
es la resistencia total efectiva en serie, hay que tener en cuenta que es la resistencia del Voltímetro.

Considerando (lo cual es cierto), implica que .

Por lo tanto el instrumento está midiendo prácticamente el de la bobina, pero el medido será siempre menor que el , es decir, hay un error sistemático por defecto.

b. Capacidad propia de la bobina del circuito

Es el efecto más importante que afecta a la precisión de la medida.

Este un instrumento manual de costo efectivo, creado y calibrado para medir el campo electromagnético y a distintos anchos de banda por debajo de 50 Hz/60 Hz

Se denominan sondas transversales aquellas que miden el campo magnético en dirección normal a su eje, y sondas longitudinales, las que miden el campo magnético según la dirección de su propio eje.

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Figura (1)

 

En la Figura (1) vemos que la capacidad total efectiva para la resonancia no se debe solamente a la , sino que es afectada por la capacidad propia del componente que se mide, por lo que la tensión de se ve disminuida en la relación de donde el real del circuito está dado por:

El ( aparente) es la del -metro.

c. Inductancia residual

Los elementos que conectan las partes del circuito de prueba tienen una inductancia residual que solamente debe tenerse en cuenta en los siguientes casos:

c.1. Que la inductancia residual tenga un efecto importante sobre
la capacidad de sintonía.

c.2. Que sea comparable con la bobina del circuito.

d. Impedancia de Inyección

La señal es introducida en el circuito del -metro a través de la caída de tensión en una resistencia o una inductancia.

Esto incrementa la resistencia de pérdida y por lo tanto, el medido será menor que el verdadero. Esto debe tenerse en cuenta solamente cuando la reactancia inductiva o resistencia a alta frecuencia del circuito sea comparable con la impedancia de inyección.