Введение
Для измерения переменного тока сигнал часто преобразуется в постоянный ток эквивалентного значения, среднеквадратичное (RMS) значение. Простые измерительные приборы и преобразователи сигналов выполняют это преобразование, фильтруя сигнал до среднего выпрямленного значения и применяя поправочный коэффициент. Значение применяемого поправочного коэффициента верно только в том случае, если входной сигнал является синусоидальным. Истинное среднеквадратичное (True RMS) значение обеспечивает более точный результат, пропорциональный квадратному корню из среднего квадрата кривой, а не среднему абсолютному значению. Для любой формы сигнала отношение этих двух средних значений постоянно, и поскольку большинство измерений проводятся на сигналах, близких к синусоидальным, поправочный коэффициент предполагает именно такую форму сигнала; однако любые искажения или смещения приведут к погрешностям. Для достижения этой точности, истинному среднеквадратичному преобразователю требуется более сложная схема.
Цифровые преобразователи RMS
Если форма сигнала была оцифрована, то правильное действующее значение (RMS) можно вычислить напрямую. Большинство цифровых и компьютерных осциллографов включают функцию для определения действующего значения сигнала. Точность и полоса пропускания преобразования полностью зависят от аналого-цифрового преобразования. В большинстве случаев, измерения истинного действующего значения выполняются для периодических сигналов, и в таких условиях цифровые осциллографы (и некоторые сложные выборочные мультиметры) способны достигать очень высокой полосы пропускания, поскольку они производят дискретизацию с частотой, значительно превышающей частоту сигнала, для получения стробоскопического эффекта.
Термопреобразователи
Значение RMS переменного тока также известно как его тепловая эквивалентность, поскольку это напряжение, эквивалентное значению постоянного тока, необходимому для получения того же нагревающего эффекта. Например, если к резистивному нагревательному элементу приложено 120 В AC RMS, он нагреется ровно настолько же, как если бы было приложено 120 В DC. Этот принцип использовался в ранних тепловых преобразователях. Сигнал переменного тока подавался на небольшой нагревательный элемент, подобранный к термистору, который можно было использовать в цепи измерения постоянного тока. Метод не отличается высокой точностью, но позволяет измерять любую форму сигнала на любой частоте (за исключением крайне низких частот, где теплоемкость термистора слишком мала, что приводит к сильным колебаниям его температуры). Существенным недостатком является низкий импеданс: то есть, мощность, используемая для нагрева термистора, отбирается из измеряемой цепи. Если измеряемая цепь способна выдержать ток нагрева, можно выполнить посторонний расчет для компенсации этого эффекта, поскольку импеданс нагревательного элемента известен. Если сигнал слабый, необходим предварительный усилитель, который и будет ограничивать измерительные возможности прибора. В радиочастотной (RF) технике низкий импеданс не всегда является недостатком, поскольку широко используются согласованные 50-омные входные и выходные импедансы. Тепловые преобразователи стали редкостью, но до сих пор применяются радиолюбителями и энтузиастами, которые могут извлечь тепловой элемент из старого ненадежного прибора и интегрировать его в собственную современную конструкцию. Кроме того, на очень высоких частотах (СВЧ) радиочастотные измерители мощности по-прежнему используют термические методы для преобразования RF-энергии в напряжение. Термические измерители мощности являются стандартом для работы с радиочастотами миллиметрового диапазона (MMW).