De overgrote meerderheid van de huidige meetapparatuur is gebouwd rond een digitale voltmeter, waarbij de te meten fysieke grootheid wordt omgezet in spanning met behulp van een geschikte sensor.

Dit is het geval met de digitale multimeter die, naast het aanbieden van de voltmeterfunctie, ten minste één spanningsstroomomvormer heeft om deze als een ampèremeter te bedienen en een constante stroomgenerator om als ohmmeter te werken.

Ze worden bedreigd, hoewel ze nog steeds worden gebruikt als snelle indicatoren van de orde van grootte of variatie van de gemeten spanning. Ze bestaan meestal uit een millimeter in serie met een hoge weerstand. Deze weerstand, in de orde van enkele kΩ, is echter aanzienlijk lager dan de interne weerstand van digitale voltmeters, meestal gelijk aan 10 MΩ.

Om deze reden introduceren analoge voltmeters een grotere verstoring in de circuits waarin ze worden geïntroduceerd dan digitale voltmeters.
Om deze verstoring te beperken, gingen we zo ver dat we galvanometers met een gevoeligheid van 15 micro-ampère gebruikten voor volledige schaal op high-end universele controllers (voltmeter-micro-ampèremeter-ohmmeter-condensator combinatie). (Metrix MX 205 A bijvoorbeeld)

Een magneto-elektrische voltmeter bestaat uit een galvanometer, dus een zeer gevoelige magneto-elektrische millimetermeter, in serie met een extra weerstand van hoge waarde (van enkele kΩ tot enkele honderden kΩ).
Een voltmeter met meerdere meetmeters wordt gemaakt door de waarde van de extra weerstand te wijzigen. Voor WISSELSTROOMMETINGEN wordt een diodegelijkrichterbrug afgewisseld, maar deze methode kan alleen sinusvormige spanningen meten. Ze hebben echter een aantal voordelen : ze hebben geen batterij nodig om te werken.

Bovendien is hun bandbreedte voor dezelfde prijs veel breder, waardoor AC-metingen van meer dan enkele honderden kilohertz mogelijk zijn, waarbij een standaard digitaal model beperkt is tot een paar honderd hertz.
Het is om deze reden dat ze nog steeds op grote schaal worden gebruikt bij het testen op elektronische apparatuur die op hoge frequenties werkt (HI-FI)

Een ferro-elektrische voltmeter bestaat uit een ferro-elektrische millimeter ampèremeter in serie met een extra weerstand van hoge waarde (van een paar honderd Ω tot een paar honderd kΩ). Zoals ampèremeters van hetzelfde type doen voor stromen, maken ze het mogelijk om de effectieve waarde van spanningen van elke vorm (maar van lage frequentie) te meten. < 1 kHz).

Ze bestaan meestal uit een dual ramp analoog-naar-digitaal converter, een verwerkingssysteem en een displaysysteem.

Het kan alleen worden gebruikt voor het meten van sinusvormige spanningen in het frequentiebereik van elektrische distributienetwerken. De te meten spanning wordt door een diodebrug rechtgetrokken en vervolgens behandeld als een gelijkspanning. De voltmeter geeft dan een waarde weer die gelijk is aan 1,11 keer de gemiddelde waarde van de gerectificeerde spanning. Als de spanning sinusvormig is, is het weergegeven resultaat de effectieve waarde van de spanning; als dat niet zo is, heeft het geen zin.

De meeste apparaten op de markt voeren deze meting uit in drie stappen :

1 - De spanning wordt verhoogd in het kwadraat door een precisie analoge multiplier.
2 - Het apparaat voert de analoog-naar-digitaal conversie uit van het gemiddelde van het kwadraat van de spanning
3 - De vierkantswortel van deze waarde wordt vervolgens numeriek uitgevoerd.

Omdat de precisie analoge multiplier een duur onderdeel is, zijn deze voltmeters drie tot vier keer duurder dan de vorige. Bijna totale digitalisering van de berekening verlaagt de kosten en verbetert de nauwkeurigheid.

Er worden ook andere meetmethoden gebruikt, bijvoorbeeld :

- Analoog-naar-digitaal omzetting van de te meten spanning, vervolgens volledig digitale verwerking van de berekening van de "vierkantswortel van het gemiddelde kwadraat".
- Egalisatie van het thermische effect gegenereerd door de variabele spanning en dat gegenereerd door een gelijkspanning die vervolgens wordt gemeten.

Er zijn twee soorten voltmeters "echt effectief" :

- TRMS (uit het Engels True Root Mean Square wat "echt vierkantswortelgemiddelde") betekent - Het meet de werkelijke effectieve waarde van een variabele spanning.
- RMS (uit het Engels Root Mean Square wat betekent "vierkantswortelgemiddelde") - De waarde RMS wordt verkregen door filtering die de dc-component (gemiddelde waarde) van de spanning elimineert en het mogelijk maakt om de effectieve waarde van de spanningsrimpel te verkrijgen.

De eerste digitale voltmeter werd ontworpen en gebouwd door Andy Kay in 1953.
De meting met een voltmeter wordt uitgevoerd door deze parallel aan te sluiten op het deel van het circuit waarvan het potentiaalverschil gewenst is.
Dus in theorie, zodat de aanwezigheid van het apparaat de verdeling van potentialen en stromen binnen het circuit niet verandert, zou er geen stroom in de sensor moeten stromen. Dit impliceert dat de interne weerstand van die sensor oneindig is, of in ieder geval zo groot mogelijk is in vergelijking met de weerstand van het te meten circuit.