交流電圧計の動作原理の核心は、交流電信号を測定可能な直流信号に変換するか、交流電流の特性を直接利用して測定し、最終的には指針偏向またはデジタル表示によって電圧値を反映することである。その鍵は、交流電力の「瞬時値変化」問題を解決することにある。交流電力の大きさと方向は時間周期的に変化し、直流電力計で直接測定することはできないため、特定の回路処理を通じて、有効値（または平均値）に対応する安定した信号に変換する必要がある。
整流式交流電圧計：整流してから直流を測定する
これは最も一般的な交流電圧計のタイプであり、特に指針式計器に広く応用されており、コアは整流回路を通じて交流電力を直流電力に変換することである。
半波整流：ダイオードの一方向導電性を利用して、交流の正半周（または負半周）だけを通過させる。例えば、正半周時にダイオードが導通し、電流がヘッドを流れる、負の半周時にダイオードがオフになり、ヘッドに電流がありません。ヘッダが実際に測定したのは半波整流後の平均値であり、さらにスケール換算により交流電力の有効値に換算した（正弦波の有効値と平均値には一定の割合が存在する：有効値＝平均値×1.11）。
全波整流：ブリッジ整流回路（4つのダイオードからなる）を通じて、交流電力の正、負の半周を同じ方向の直流電力に変換し、時計ヘッドを全周期にわたって電流が通過させる。半波整流よりも全波整流の出力が安定し、測定精度が高く、同様にスケール変換により有効値を表示する必要がある。
電磁系または電動系計器：交流電力を直接利用した磁界効果
このような計器は整流する必要はなく、交流電力を直接測定することができ、その原理は交流電力が発生した磁場に基づいて可動部品に対する力を測定することができる。
電磁系電圧計：内部に固定コイルと可動鉄片がある。交流が固定コイルを通過すると、交流磁界が発生し、可動鉄片が磁化され、磁界力の作用を受けて偏向する。交流電流の磁場方向は電流方向によって変化するが、鉄片の磁化方向も同期して変化するため、偏向方向は変化しない。針の偏向角度は交流電力の有効値の二乗に比例し、それによって電圧値を目盛で示す。
電動系電圧計：固定コイルと可動コイルからなり、両者が直列に接続されて測定回路に接続される。交流がコイルを通過すると、交流磁界が発生し、両コイル間の相互作用力（方向は電流方向によって決まる）が可動コイルを偏向駆動する。交流電流の電流方向が同期して変化するため、作用力の方向は不変で、偏向角度は電圧有効値の2乗と相関して、校正を経て直接有効値を表示することができる。
デジタル交流電圧計：デジタル処理による測定
デジタル時計の動作原理はより複雑で、コアはアナログ交流信号をデジタル信号に変換することです。
整流とフィルタリング：整流回路を通じて交流を脈動直流に転換し、それからフィルタリング回路を通じて安定した直流信号（交流の平均値または有効値を反映する）に平滑化する。
A/D変換：アナログデジタル変換器（ADC）を用いて直流アナログ信号をデジタル信号に変換し、この過程は信号をサンプリングし、量子化する。
計算と表示：マイクロプロセッサはデジタル信号を処理し（例えば波形特性から有効値に換算する）、最終的にディスプレイを通じて電圧値を出力する。数値表は精度が高く、アルゴリズムによって異なる波形（例えば非正弦波）の測定誤差を補償することもできる。
キー：有効な値を中心とした測定ロジック
いずれのタイプにしても、交流電圧計の最終表示値は通常、交流電流の有効値（正弦波の有効値はそのピーク値を√2で割ったものに等しい）であり、有効値は交流電流の機能力（電力計算など）を実際に反映するためである。例えば、私たちがよく言う「220 V市電」とは、その有効値を指し、対応するピークは約311 Vである。
総括的に言えば、交流電圧計の本質は整流、電磁作用またはデジタル化処理を通じて、変化した交流電力を安定的に測定できる信号に変換し、最終的に有効値形式で現れ、交流電圧に対する正確な量子化を実現する。