Істинне середньоквадратичне значення (true rms)

У сучасному світі електронна техніка розвивається семимильними кроками. Кожен день з'являється щось нове, і це не тільки невеликі поліпшення вже існуючих моделей, а й результати застосування інноваційних технологій, що дозволяють в рази поліпшити характеристики.

Не відстає від електронної техніки і приладобудівна галузь - адже щоб розробити і випустити на ринок нові пристрої, їх необхідно ретельно протестувати, як на етапі проектування і розробки, так і на етапі виробництва. З'являються нові вимірювальна техніка та нові методи вимірювання, а, отже - нові терміни і поняття.

Для тих, хто часто стикається з незрозумілими скороченнями, абревіатурами і термінами і хотів би глибше розуміти їх значення, і призначена ця рубрика.

Змінні напруги і струми можуть характеризуватися різними показниками. Наприклад, для змінне періодичне напруга довільної форми u (t), крім амплітудних значень може характеризуватися.

• середнім значенням (постійної складової)

• середньовипрямлене значенням
  

• ефективним або діючим значенням
  

Найчастіше, про дії змінної напруги або струму судять за середньою за період потужності, розігріваючої активний опір R по якому проходить змінний струм (або на яке подається змінна напруга). Процес нагріву інерційний і зазвичай його час набагато більше періоду T змінної напруги або струму. У зв'язку з цим прийнято користуватися діючим значенням синусоїдальної напруги і струму. В цьому випадку:

Звідси ясно, що для вимірювання діючого значення синусоїдальної напруги або струму досить виміряти їх амплітудне значення і поділити на√2 = 1.414 (або помножити на 0.707).

Вольтметри і амперметри змінного струму часто служать для вимірювання рівнів змінної напруги і струму несинусоїдної форми. Теоретично такі сигнали можуть бути представлені поруч Фур'є, що складається з суми постійної складової сигналу, першої його гармоніки і суми вищих гармонік. Для лінійних ланцюгів в силу принципу суперпозиції потужність несинусоидального сигналу визначається потужністю всіх його складових. Вона залежить від складу гармонік сигналу, що визначається формою сигналу.

Як правило, незалежно від методу вимірювань вони зазвичай градуюються в ефективних значеннях синусоїдальної змінної напруги або струму. Зазвичай в цьому випадку за допомогою двухполуперіодного випрямляча напруги або струми випрямляються і можливо вимір їх средневипрямленного напруги (часто його називають просто середнім, але це не зовсім точно - див. Вище). Відхилення форми змінної напруги від синусоїдальної прийнято враховувати коефіцієнтом форми:

Для прямокутного сигналу (меандру) kФ = 1, а для синусоїдального kФ = π / 2√2 = 1.1107. Така відмінність викликає велику різницю показань навіть в цих простих випадках.

На жаль, при вимірах напруг і струмів з різними, відмінними від синусоїдальних, тимчасовими залежностями виникають великі проблеми через порушення співвідношень між середньовипрямлене або амплітудними значеннями змінної напруги або струму і їх діючими значеннями. Звичайні вимірювачі напруг і струмів з усередненими показаннями в цьому випадку дають неприпустимо велику похибку см. Рис. Спрощене вимір діючого значення струмів часом може дати заниження до 50% справжніх результатів.

Мал. 1. Порівняння різних видів вимірювання мінливих напруг і струмів

Він не знає цього користувач може довго дивуватися, чому запобіжник в пристрої на струм 10 А регулярно згоряє, хоча за показниками амперметра або звичайного мультиметра ток становить допустиму величину в 10 А. При відхиленні кривої вимірюваної напруги або струму від ідеальної синусоїдальної форми уточнення за допомогою коефіцієнта 1 , 1107≈1.1 стає неприпустимим. З цієї причини вимірювачі з усередненими показаннями часто дають невірні результати при вимірюванні струмів в сучасних силових мережах. У зв'язку з цим були створені прилади, що вимірюють дійсно справжнє середньоквадратичне значення змінної напруги і струму будь-якої форми, яке визначається по нагріванню лінійного резистора, підключеного до вимірюваному напрузі.

У наш час сучасні вимірювальні пристрої, що вимірюють справжнє середньоквадратичне значення змінної напруги або струму (не обов'язково синусоїдальних), зазвичай позначаються лейб True RMS. У таких вимірниках використовуються більш досконалі схеми вимірювання, нерідко із засобами мікропроцесорного контролю і корекції. Це дозволило істотно підвищити точність вимірювання і зменшити габарити і масу приладів.