True rms (true root mean square) – это специальная функция, которая присутствует в некоторых мультиметрах и позволяет измерять эффективное значение переменного тока и напряжения с высокой точностью. Эта функция особенно полезна при работе с несинусоидальными сигналами, такими как скошенные волны, импульсные сигналы и т.д.
Для понимания сути функции True rms необходимо знать, что обычные мультиметры измеряют среднеквадратичное значение переменного тока или напряжения только в случае синусоидальных сигналов. Однако в реальности, особенно при работе с электроникой или силовыми системами, синусоидальные сигналы могут быть искажены, что делает обычные мультиметры неэффективными для точного измерения. Вот где на помощь приходит функция True rms.
Она применяет математический алгоритм для измерения и расчета эффективного значения переменного тока или напряжения независимо от формы сигнала. Таким образом, True rms мультиметры способны измерять и несинусоидальные сигналы с высокой точностью, предоставляя более точные и надежные результаты.
Что такое True rms в мультиметре
Обычные мультиметры используют метод измерения среднеквадратического значения (RMS) для переменных сигналов с синусоидальной формой. Однако, в реальности, многие сигналы имеют более сложную форму, содержат гармоники и шумы. Измерение только среднеквадратического значения может дать неточные результаты и сильно искаженные данные.
True rms мультиметр, с другой стороны, способен учитывать все гармоники и искажения, предоставляя точные и надежные измерения переменного напряжения или тока. Он основан на математическом алгоритме, который анализирует волну сигнала и вычисляет его истинное эффективное значение, учитывая все его компоненты.
True rms мультиметры особенно полезны при работе с несинусоидальными сигналами, такими как сигналы с мощными гармониками, импульсными сигналами или сигналами с промежуточными формами волн. В таких случаях, использование True rms мультиметра позволяет получить точные измерения и более надежные данные.
Почему необходимо измерение RMS или True RMS?
Поскольку напряжение синусоидальной волны изменяется во времени, оно не равно ее пиковому напряжению. Эффективное напряжение переменного тока является его эквивалентностью в виде напряжения постоянного тока и может быть рассчитано только с помощью RMS True RMS приборов.
Синусоида 170 В и эффективное напряжение 120 В
Что такое RMS?
RMS означает «Среднеквадратичный квадрат», который является математической формулой, которая внутренне вычисляется инструментами, способными использовать RMS значение для проведения измерений. Эта формула упрощена прибором для учета только положительного пика синусоиды:
True RMS в мультиметре. Что это и почему важно
Математическая формула, применяемая RMS мультиметром
Среднеквадратичное измерение надежно, когда синусоидальная волна идеальна, потому что это измерение учитывает только пиковое значение формы волны.
Итак, что происходит, когда синусоида не идеальна? Это значит, что происходит в РЕАЛЬНОМ мире?
Маркировка True RMS на импортных измерительных приборах
27.08.12 9:57 
Маркировка True RMS на импортных измерительных приборах инженер М.Б. БеловЗАО «ТЕККНОУ» На импортных средствах измерений можно встреть аббревиатуру «True RMS» или «TRMS». Причем в анонсах на прибор отмечается, что это является явным преимуществом в точности измерений реальных значений таких электрических величин, как напряжение и силы тока. Так что же означает эта сокращенная запись, какой ее физический смысл и в каких случаях вычисление этого параметра с помощью соответствующего измерительного прибора дает преимущества при проведении измерений? Попробуем разобраться в этом вопросе, не перегружая читателя математическими выкладками. Словосочетание «True RMS» — (True Root Mean Square) – дословный перевод — среднеквадратическое из мгновенных значений переменного тока или напряжения за период или за время измерений. Это означает, что прибор в процессе измерений предварительно преобразует входной периодический сигнал в постоянный (в виде постоянного тока или напряжения). При этом реализуется математический метод среднеквадратических преобразований. Основной принцип измерений переменного напряжения или силы тока в цифровых прибора реализуется на предварительном преобразовании переменного сигнала в постоянный, как представлено на рис.1. 
После блока аналого-цифрового преобразователя (АЦП) уровень аналогового выходного сигнала измеряется и индицируется на цифровом дисплее, как в приборе постоянного тока. От метода преобразований зависят и формы представления значений напряжений переменного тока:
Среднеквадратическое значение (оно же действительное, эффективное или True RMS).
Средневыпрямленное значение (Mean: average rectified).
Амплитудное значение (оно же пиковое, максимальное).
Шкалы или дисплеи цифровых вольтметров и амперметров переменного тока (кроме импульсных вольтметров) всегда градуируют в среднеквадратических значениях сигнала синусоидальной формы.
Импульсные (амплитудные, максимальные, пиковые) вольтметры градуируют в амплитудных значениях синусоидального сигнала. Функция импульсных измерений (ПИК, МАХ) может также включаться в состав комбинированных приборов – портативных мультиметров.
В практических измерениях напряжения и силы тока промышленной электросети 50 Гц (или специальной сети 400 Гц) применяются цифровые вольтметры и амперметры с преобразователями, реализующие методы среднеквадратических или средневыпрямленных преобразований. Амплитудные (пиковые) преобразователи используются для фиксации значений амплитуды выбросов, скачков напряжения или максимального напряжения за наблюдаемый интервал времени в процессе измерений.
Рассмотрим подробнее три основных типа преобразователей
1. Среднеквадратический (True RMS) — самый совершенный и дорогостоящий метод. Выходное напряжение преобразователя пропорционально среднеквадратическому (действующему, эффективному) значению измеренного напряжения (Uск, Urms). Осуществляется на основе термоэлектрических, диодных, транзисторных или оптронных преобразователей.
В этом случае на активной нагрузке численно равные значения постоянного и переменного тока совершают одинаковую работу.
Для понимания физического смысла измерений напряжения переменного тока в среднеквадратических значениях приведем простой пример: на нагревательном элементе за одинаковый интервал времени должно выделиться одинаковое количество теплоты, если запитать его от сети 220 В 50 Гц, или от сети 220 В пост. тока.
Кроме того, особенностью математического преобразования данного метода является то, что теоретически, он не зависит от формы периодического сигнала на входе преобразователя. Будь-то идеальная синусоидальная форма или сигнал с большими нелинейными искажениями, прямоугольная, треугольная, произвольная и т. п. – не имеет значения. В любом случае совершаемая работа численно равных по величине постоянного и переменного сигналов будет одинаковая.
В практических измерениях из-за ограниченных свойств элементной базы степень отличия от синусоидальной формы ограничивается коэффициентом амплитуды и максимальным значением напряжения на входе прибора. Допускаемый коэффициент амплитуды обязательно указывается в сопроводительной документации на измерительный прибор.
Недостатки
Низкая чувствительность (нижний предел, как правило, не ниже 1 В).
Большая инерционность, влияющая на быстродействие измерений.
Квадратичное построение числовой шкалы.
Низкая электрическая прочность.
Повышенная стоимость прибора.
Для устранения этих недостатков используются входные усилители, специальные методы линеаризации шкалы, отрицательную обратную связь и др., что приводит к удорожанию прибора.
Преимущества
Повышенная достоверность измерений.
Погрешность измерений не зависит от нелинейных искажений и формы сигнала.
Показания значений переменного тока и напряжения полностью эквивалентны постоянному, численно равны и не требуют внесения дополнительных коэффициентов преобразования.
Рекомендации по применению
Что такое «True RMS»?
На многих измерительных приборах, как правило достаточно дорогих, стоит волшебная маркировка «TrueRMS». Продавцы нахваливают такие приборы, впрочем, не всегда даже в силах объяснить, что это такое. Давайте разберемся, стоит ли переплачивать за такую «честность»? (примечание: «true», в переводе с английского, означает истинный, верный)
True RMS – означает «истинное среднеквадратичное значение» тока. Таким образом, данное обозначение относится к измерению значений переменного тока и напряжения.
Обычные (более простые и дешёвые) измерители работают по принципу «усреднения показаний среднеквадратического значения». Наиболее распространённый способ заключается в следующем: входной сигнал выпрямляется, определяется его среднее значение и умножается на соотношение среднего и среднеквадратичного значения идеальной синусоиды (коэффициент 1,1).
Но в современном мире нас все больше окружают приборы с несинусоидальными характеристиками потребляемого тока: компьютеры, регуляторы освещения, частотные преобразователи и прочее оборудование, которое вносит импульсные искажения в форму сигнала измеряемого напряжения или тока.
И, чем больше форма сигнала отличается от синусоиды, тем больше искажаются показания обычного (не «True RMS») прибора. Например, при измерении тока потребления ШИМ — значения могут завышаться на 10%, а нагрузки в виде однофазного диодного выпрямителя – занижаться на 40%… В реальной жизни, это выражается в ситуациях, когда измерения показывают ток нагрузки 12А, а автомат на 16А постоянно «выбивает».
Как же измерить реальное значение искаженного сигнала? Тут на помощь приходят приборы класса «True RMS». В современных мультиметрах и токовых клещах используются усовершенствованные технологии определения реального эффективного значения переменного тока, не зависимо от формы его кривой. Не будем углубляться в теоретические основы и формулы – нас интересует практическая ценность. А на практике – специальные преобразователи хоть и удорожают измерительные приборы, но зато позволяют получать истинное значение измеряемой величины.
С развитием электроники, функция «TrueRMS» стала доступна не только в приборах промышленного назначения, но и в относительно недорогих мультиметрах.
Известный факт, что мультиметры и другие электронные измерительные приборы, имеющие на передней панели пометку True RMS (True Root Mean Square) несколько дороже , чем приборы не имеющие такой отметки.
Прямой перевод True RMS – истинное среднеквадратичное значение, иными словами, это такая технология, которая многократно повышает точность измерительных приборов, особенно в сетях переменного напряжения, подверженных воздействию искажений и помех.
Современные мультиметры и токоизмерительные клещи достаточно точны и универсальны и, как правило, способны измерять как постоянное, так и переменное напряжение и ток.
Но между переменным и постоянным током есть одна существенная разница при измерениях. При измерении постоянного напряжения мультиметр или токовые клещи показывают значение амплитуды напряжения, поскольку напряжение не изменяется во времени.
Совсем другая картина при измерении переменных напряжений, поскольку невозможно выводить результаты измерений 50 раз в секунду. Поэтому, измерительные приборы показывают эффективное или среднеквадратичное значение (RMS) переменного напряжения, которое эквивалентно по энергии постоянному току с таким же значением. Иными словами, результат измерений переменного напряжения – это расчетная цифра, показывающая какое постоянное напряжение является энергетическим эквивалентом измеряемого или, грубо говоря, каким будет постоянное напряжение, если выпрямить измеряемое.
Обычно, при измерении параметров переменного тока, приборы показывают эффективное значение синусоидального напряжения.
Соотношение амплитудного и RMS обычно принимается равным U(RMS) = U(Amp) *0,707, что подтверждается на осциллограмме:
Но это справедливо только для переменного напряжения идеальной синусоидальной формы.
Для других форм напряжения необходимо применять другие коэффициенты, например:
Для симметричного двуполярного меандра U (RMS) = U(Amp) *1
Для треугольного и пилообразного напряжения U (RMS) = U(Amp) *0,577
То есть для точного измерения данных напряжений и токов в мультиметре должен быть реализован особый алгоритм настройки прибора под форму напряжения и тока и изменения коэффициента пересчета амплитудного значения в истинное среднеквадратичное.
Если этого не сделать, то согласно некоторых исследований, при несинусоидальности измеряемого напряжения, результат может отличаться от истинного почти на 40% в отдельных случаях.
А получение недостоверных результатов измерений может привести к авариям и поломке оборудования.
Именно подобную корректировку производят приборы, имеющие маркировку True RMS (Истинное среднеквадратичное значение), которые показывают действующее значение напряжения и тока даже при сильных искажениях формы напряжения.
А искажения в современных энергосистемах встречаются сплошь и рядом, поскольку их привносят частотные преобразователи, импульсные блоки питания и другие приборы, работающие на принципах синтезирования частоты или ШИМ, поэтому, применение корректирующих приборов с TRMS становится все более и более актуальным.
В настоящее время внесены в госреестр средств измерения Казахстана и поставляются следующие мультиметры с функцией True RMS:
UT139A, UT139B, UT139C, UT171A, UT171B, UT171C, UT195E, UT195M, UT195DS
Сертификат о внесении в реестр СИ РК мультиметров:
UT204, UT207, UT208, UT210B, UT210C, UT210D, UT210E, UT211B, UT233, UT221, UT281A, UT281C, UT281E
Сертификат о внесении в реестр СИ РК токоизмерительных клещей:
Как видим, ассортимент приборов с функцией TRMS довольно широк и позволяет подобрать прибор под любые задачи.
При выборе приборов опасайтесь подделок! ТОО Testinstrumentsи его портал Pribor.kzявляются официальным дистрибьютором UNI-T по Казахстану и поставляет только оригинальные приборы и инструменты.
Сертификат официального дистрибьютора –
Специальный приз официальному дистрибьютору UNI-T
ТОО Testinstruments и портал Pribor.kz обеспечивают сервисное обслуживание, годовую гарантию, консультации по применению измерительных приборов и инструментов, а также бесплатную доставку продукции по всему Казахстану.
Среднеквадратичное значение напряжения
Чаще всего используют среднеквадратичное значение напряжения или его еще по-другому называют действующим. В литературе обозначается просто буквой U. Чтобы его вычислить, тут уже простым графиком не отделаешься. Среднеквадратичное значение — это значение постоянного напряжения, который, проходя через нагрузку (скажем, лампу накаливания), выделяет за тот же промежуток времени такое же количество мощности, какое выделит в этой нагрузке переменное напряжение. В английском языке среднеквадратичное напряжение обозначается так: RMS (rms) — root mean square.
Связь между амплитудным и среднеквадратическим значением устанавливается через коэффициент амплитуды Ka:
Вот некоторые значения коэффициента амплитуды Ka для некоторых сигналов переменного напряжения:
Более точные значения 1,41 и 1,73 — это √2 и √3 соответственно.
Как измерить среднеквадратичное значение напряжения
Для правильного замера среднеквадратического значения напряжения у нас должен быть мультиметр с логотипом T-RMS. RMS — как вы уже знаете — это среднеквадратическое значение. А что за буква «T» впереди? Думаю, вы помните, как раньше была мода на одно словечко: «тру». «Она вся такая тру…», «Ты тру или не тру?» и тд. Тру (true) — с англ. правильный, верный.
Так вот, T-RMS расшифровывается как True RMS — «правильное среднеквадратическое значение». Мои токоизмерительные клещи могут замерять этот параметр без труда, так как на них есть логотип «T-RMS».
Проведем небольшой опыт. Давайте соберем вот такую схемку:
Выставим на моем китайском генераторе частоты треугольный сигнал с частотой, ну скажем, 100 Герц
А вот осциллограмма этого сигнала. Внизу, в красной рамке, можно посмотреть его параметры
И теперь вопрос: чему будет равно среднеквадратическое напряжение этого сигнала?
Так как один квадратик у нас равняется 1 Вольт (мы это видим внизу осциллограммы в красной рамке), то получается, что амплитуда Umax этого треугольного сигнала равняется 4 Вольта. Для того, чтобы рассчитать среднеквадратическое напряжение, мы воспользуемся формулой:
Итак, смотрим нашу табличку и находим интересующий нас сигнал:
Для нас не важно, пробивает ли сигнал «пол» или нет, главное, чтобы сохранялась форма сигнала. Видим, что наш коэффициент амплитуды Ka= 1,73.
Подставляем его в формулу и вычисляем среднеквадратическое значение нашего треугольного сигнала
Проверяем нашим прибором, так ли оно на самом деле?
Супер! И в правду Тrue RMS.
Замеряем это же самое напряжение с помощью моего китайского мультиметра
Он меня обманул :-(. Он умеет измерять только среднеквадратическое значение синусоидального сигнала, а у нас сигнал треугольный.
Самый интересный сигнал в плане расчетов — это двуполярный меандр, ну тот есть тот, который «пробивает пол».
Его амплитудное Umax, средневыпрямленное Uср.выпр. и среднеквадратичное напряжение U равняется одному и тому же значению. В данном случае это 1 Вольт.
Вот вам небольшая картинка, чтобы не путаться
- Сред. — средневыпрямленное значение сигнала. Это и есть площадь под кривой
- СКЗ — среднеквадратичное напряжение. Как мы видим, для синусоидальных сигналов, оно будет больше, чем средневыпрямленное.
- Пик. — амплитудное значение сигнала
- Пик-пик. — размах или двойная амплитаду. Или иначе, амплитуда от пика до пика.
Так что же все-таки показывает мультиметр при измерении переменного напряжения? Показывает он НЕ амплитудное, НЕ среднее и НЕ среднее выпрямленное напряжение, а среднее квадратическое, то есть действующее напряжение! Об этом всегда помним.
Кто нуждается в использовании True rms в мультиметре
True rms мультиметры работают на основе математического алгоритма, который позволяет считать и отображать среднеквадратичное значение переменного сигнала. В простых мультиметрах используется метод измерения среднего значения переменной волны, что может привести к неточным результатам при измерении искаженных сигналов.
True rms мультиметры особенно полезны для электронных инженеров и техников, работающих с оборудованием, которое производит несинусоидальные или искаженные сигналы. Они могут использоваться для измерения переменных напряжения и тока в сложных электрических системах, таких как системы с переменной частотой или системы с нелинейными элементами.
В целом, использование True rms в мультиметре рекомендуется для всех, кто работает с переменным током или напряжением и требует точных измерений. Особенно важно использовать True rms мультиметры в ситуациях, когда сигналы являются несинусоидальными, искаженными или содержат высокий уровень гармоник.
True rms vs. другие измерения в мультиметре
Одним из важных параметров, которые мультиметр может измерять, является эффективное значение переменного напряжения или тока. В этом контексте возникает вопрос о разнице между True rms и другими методами измерения переменных величин.
RMS — среднеквадратическое значение
RMS, или Root Mean Square, представляет собой среднее квадратическое значение переменного сигнала. Это значение используется для описания амплитуды переменной величины. Однако, стандартное измерение RMS может быть недостаточно точным при измерении несинусоидальных сигналов, таких как импульсные или шумовые сигналы.
True rms — истинное среднеквадратическое значение
True rms — это метод измерения переменной величины, основанный на анализе сигнала в течение всего его периода. В отличие от стандартного RMS, True rms измеряет и учитывает все компоненты сигнала, в том числе гармоники и шумы. Это позволяет получить более точные измерения для несинусоидальных сигналов и повышает точность измерений мультиметра в целом.
True rms измерения особенно полезны в случаях, когда сигнал имеет сложную форму, содержит многошумовые компоненты или гармоники с низкими или высокими частотами. Они позволяют мультиметру более точно измерять значение переменной величины, сохраняя высокую точность даже в сложных условиях.
Наш сайт — это уникальный ресурс, который предоставляет доступ к статьям от профессионалов в разных областях на разные темы . Здесь вы найдете полезную информацию о многих важных аспектах жизни, начиная от здоровья и фитнеса, заканчивая бизнесом и технологиями.
Мы собрали команду экспертов, которые делятся своим опытом и знаниями с нашими читателями. Наши авторы — это профессионалы в своей области, которые имеют многолетний опыт работы и глубокие знания в своей сфере.
Мы публикуем статьи на самые разные темы, включая здоровье, красоту, фитнес, питание, бизнес, технологии и многое другое. Вы можете найти ответы на многие свои вопросы и получить полезные советы от наших экспертов.
Если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите узнать больше о какой-то теме, наши авторы всегда готовы помочь и ответить на ваши вопросы. Вы можете написать им через форму обратной связи, которая находится на нашем сайте.
