我的数字万用表怎么了？

▌01 问题提出

卓大大，我们测了一下空载的线圈接收交流电压，达到了50V，按照你推文中的公式设计LCC参数，（接收线圈电感为9.042uH），发现输入电流I设置成5A以下的时候，计算出来的串联电容值是负数。

▲ 图1-1 使用数字万用表测量感应电压

下面的表格是根据前面所测量的结果计算LCC补偿电感、电容的参数。

▲ 图1-2 计算LCC参数

问下是我们参数哪里设计的有问题吗？还是我们测量的数据不对呢？

▌02 问题回复

你提出的问题应该分为两个子问题：

子问题1：出现Cs值为负值该怎么办？

子问题2：为什么会出现计算串联电容Cs值为负值？

1.子问题1的回答

首先，对于子问题1 的回答相对简单。如果你前面的测量和计算都正确的话，如果出现Cs值为负值，实际上说明串联电容实际上应该修改成电感，电感值应该是

2.子问题2的回答

子问题2的答案稍微复杂一些。根据前面【图1-2】所显示的计算表格，说明你们计算的方法和过程应该复合在博文 无线节能信标调试说明-2021-3-3 所给出的计算方法，所以，如果数值出现问题，最大可能就是你们在前面对于电路的基本参数测量出现重大误差。

如果你们使用了正确的LRC表，对于接受线圈的参数（电感、等效串联电阻）的测量是正确的话，那么唯一可能出现问题就是对于接收线圈所接收到的互感高频电压取值的测量出现了很大的误差。

（1）为啥你的测量结果不正确？

下图是在 无线节能信标核心板V4-测试- 中所使用的发送线圈与接收线圈。对照【图1-1】中你所使用的发送线圈与接收线圈，它们在发送线圈是一样的。下图中的接收线圈的参数为：

接收线圈参数：

电感（uH）：13.79

电阻（Ω）：0.068

重量（g）：47

尺寸（cm）：内径-7.1；外径-10.9

匝数：10匝

▲ 图2-2-1 发送线圈与接收线圈

可以对照一下前面你的接收线圈参数，你的接收线圈的尺寸比上面接收线圈的尺寸小，电感量小。因此接收线圈与大线圈之间的互感（M）应该也比上图中两个线圈之间的互感小。由此可以知道，你的接收线圈所能够获得感应电压应该比上图中线圈小。

在 如何高效获取无线充电电能-无线节能组 测试中，将接收线圈与发送线圈放在相同高度，中心重合。使用DM3068数字万用表的交流档测量接收线圈中的交变电压为：。但你的接收线圈确测出了50V！所以应该判定，你的这个电压测量出错了。

（2）为啥你的数字万用表测量出错？

为什么同样使用数字万用表的交流档测量，会出现这么大的误差呢？这个问题就需要谈谈数字万用表交流信号测量的频率影响的问题了。

对于简易的指针或者数字万用表，测量交流信号时，所显示的数值往往是针对50Hz的正弦波进行校正的。如果所测量的交流信号的波形不是正弦波，或者频率不是50Hz等，都会引起测量不准确。测量波形以及频率范围可以从万用表的使用说明中看到。

在博文 什么数字万用表可以测量噪声？ 中讨论了多种数字万用表在测量交流信号时的性能。比如下面动图显示了三种数字万用表（FLUKE45, DM3068,MD8218）测量有效值1V的不同频率的交流信号的读数。

▲ 图2-2-2 不同万用表的交流档的频率响应

你会看到，FLUKE45,DM3068在200kHz之内都保持恒定的读数，但MD8218的读数在出现了很大的波动。特别是在150kHz时，也就是我们无线信标所使用的频率，对于1V的交流信号，它的读数居然超过了2V。

你所使用的数字万用表也极有可能是这种情况。因此你测量接收线圈的感应电压的50V是错误的，应该在10V左右。

3.该怎么办？

这说明在正确使用自己测量工具的过程中，除了理解工具本人的功能之外，还需要对于它的动态性能，频率特性有所了解。知道它所能够测量信号（不同的波形、不同的频率）的范围。对于这方面理论上的学习，建议你在信号与系统课程中好好的学习。

要获得正确的测量值，更换一个好的万用表吧。

如果现阶段没有条件更新，则建议你先使用你的数字万用表，利用一个信号发生器输出150kHz的的正弦波，幅值已知。然后使用你的数字万用表测量读数，计算出一个修正系数。利用该系数去校正你测量感应线圈的读数。

▌讨论总结

到现在为止，上面的结论也只是对遇到的问题做了一些分析。具体情况是什么样，还需要你通过后面的验证去排查出真正的原因。

但即使你获得了正确的参数值，距离能够痛快的接收无线电能还有一段距离。建议你看看博文 我们遇到瓶颈了 中别的同学所遇到的BUG，吸取他们的经验。