A fejezet a váltakozó feszültséget nem pusztán kijelzett számként, hanem időfüggő jelként, energiahordozóként és frekvenciafüggő mérési rendszerként kezeli.
Az effektív érték fizikai jelentése
Az effektív érték annak az egyenfeszültségnek az értéke, amely ugyanazon ellenálláson, azonos idő alatt ugyanakkora átlagos hőteljesítményt hozna létre, mint a vizsgált időfüggő feszültség. Matematikailag:
A négyzetre emelés megszünteti az előjelváltást, az átlagolás az energiatartalmat foglalja össze, a négyzetgyök pedig visszaállítja a feszültség dimenzióját. Ezért az RMS nem egyszerű statisztikai átlag és nem is a csúcsértékből automatikusan származó mennyiség.
Szinuszos jel és a √2 kapcsolat
Ideális szinusz esetén URMS = Ucsúcs/√2. Ez a kapcsolat azonban kizárólag tiszta, DC komponenst nem tartalmazó szinuszra igaz. A laboratóriumi kalibrátor névleges 230 V beállítása effektív értéket jelent; a hozzá tartozó csúcsérték közel 325,3 V. A csúcsértékből való visszaszámítás csak akkor helyes, ha a hullámalak torzítása elhanyagolható.
Oszcilloszkóppal mért csúcsértékből RMS-t számítanak, miközben a jel tartalmaz harmonikusokat vagy laposított csúcsokat. Ilyenkor a √2 osztó hibás eredményt ad.
Torzult hullámformák és harmonikusok
Ortogonális harmonikus komponensek esetén az összes RMS a komponensek négyzetösszegének gyöke: URMS² = U1² + U2² + … . Már kis amplitúdójú magasabb harmonikusok is növelik a teljes effektív értéket. A mérési eredmény értelmezéséhez ezért rögzíteni kell, hogy a műszer teljes sávszélességű RMS-t, alapharmonikus RMS-t vagy AC-csatolt RMS-t jelez-e.
DC komponens, AC-csatolás és AC+DC
Egy jel teljes RMS-értéke a DC komponens és az AC összetevő négyzetösszegéből adódik. Egyes multiméterek AC üzemmódban leválasztják a DC komponenst, mások külön AC+DC funkciót kínálnak. A kalibrálási eljárásnak egyértelműen meg kell határoznia a mérendőt és a csatolási módot.
Időablak és periódusszinkronitás
Az integrálási időnek egész számú periódust célszerű tartalmaznia. Nem szinkron ablak esetén a hullámalak egy része aránytalanul jelenhet meg, ami különösen alacsony frekvencián és rövid mérési időnél számottevő. DSP-alapú műszereknél az ablakfüggvény és a mintaszám a mérési modell része.
Laboratóriumi következmények
RMS kalibrálásnál nem elegendő az amplitúdó megadása. Dokumentálni kell a frekvenciát, hullámalakot, DC komponenst, crest factort, sávszélességet, integrálási időt és a forrás torzítását. Ezek hiányában ugyanaz a „230 V” több különböző mérendőt jelenthet.
A mérési pont definíciójában szerepeljen például: „230 V RMS, szinuszos jel, 50 Hz, AC-csatolt mérés, THD ≤ 0,05%”. Ez auditálhatóbb, mint a puszta „230 V AC”.