熱電偶測(cè)溫的特點(diǎn)是測(cè)溫范圍寬，測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，且動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好；輸出直接為電信號(hào)，可以遠(yuǎn)傳，便于集中檢測(cè)和自動(dòng)控制。
熱電偶的測(cè)溫原理基于熱電效應(yīng)：將兩種不同的導(dǎo)體a和b連成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí)，回路中將產(chǎn)生熱電勢(shì)。由于這種熱電效應(yīng)現(xiàn)象是1821年塞貝克（seeback）首先提出的，故又稱塞貝克效應(yīng)（如圖1所示）。
圖1 塞貝克效應(yīng)示意圖
人們把圖1中兩種不同材料構(gòu)成的上述熱電變換元件稱為熱電偶，導(dǎo)體a和b稱為熱電極，通常把兩熱電極的一個(gè)端點(diǎn)固定焊接，用于對(duì)被測(cè)介質(zhì)進(jìn)行溫度測(cè)量，這一接點(diǎn)稱為測(cè)量端或工作端，俗稱熱端；兩熱電極另一接點(diǎn)處通常保持為某一恒定溫度或室溫，被稱作參比端或參考端，俗稱冷端。
熱電偶閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)由溫差電勢(shì)（又稱湯姆遜電勢(shì)）和接觸電勢(shì)（又稱珀?duì)柼妱?shì)）兩種電勢(shì)組成。
溫差電勢(shì)是指同一熱電極兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì)。當(dāng)同一熱電極兩端溫度不同時(shí)，高溫端的電子能量比低溫端的大，因而從高溫端擴(kuò)散到低溫端的電子數(shù)比逆向的多，結(jié)果造成高溫端因失去電子而帶正電荷，低溫端因得到電子而帶負(fù)電荷。當(dāng)電子運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡后，在導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生較穩(wěn)定的電位差，即為溫差電勢(shì)，如圖2所示。
熱電偶接觸電勢(shì)是指兩熱電極由于材料不同而具有不同的自由電子密度，在熱電極接點(diǎn)接觸面處產(chǎn)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象；擴(kuò)散的結(jié)果，接觸面上逐漸形成靜電場(chǎng)。該靜電場(chǎng)具有阻礙原擴(kuò)散繼續(xù)進(jìn)行的作用，當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在熱電極接點(diǎn)處便產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定電勢(shì)差，稱為接觸電勢(shì)，如圖3所示。其數(shù)值取決于熱電偶兩熱電極的材料和接觸點(diǎn)的溫度，接點(diǎn)溫度越高，接觸電勢(shì)越大。
圖2 溫差電勢(shì)示意圖 圖3 接觸電勢(shì)示意圖
設(shè)熱電偶兩熱電極分別為a（為正極）和b（為負(fù)極），兩端溫度分別為t、t0，且t>t0；則熱電偶回路總電勢(shì)為
eab（t，t0）＝eab（t）-eab（t0）-ea（t，t0）+ eb（t，t0） （1）
由于溫差電勢(shì)ea（t，t0）和eb（t，t0）均比接觸電勢(shì)小很多，通常均可忽略不計(jì)。又因?yàn)閠> t0，故總電勢(shì)的方向取決于接觸電勢(shì)eab（t）的方向，并且eab（t0）總與eab（t）的方向相反；這樣，（1）式可簡化為
eab（t，t0）＝eab（t）-eab（t0） （2）
由此可見，當(dāng)熱電偶兩熱電極材料確定后，其總電勢(shì)僅與其兩端點(diǎn)溫度t、t0有關(guān)。為統(tǒng)一和實(shí)施方便，世界各國均采用在參比端保持為零攝氏度，即t0＝0℃條件下，用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)出各種不同熱電極組合的熱電偶在不同熱端溫度下所產(chǎn)生的熱電勢(shì)值，制成測(cè)量端溫度（通常用國際攝氏溫度單位）和熱電偶電勢(shì)對(duì)應(yīng)關(guān)系表，即分度表；也可據(jù)此計(jì)算得兩者的函數(shù)表達(dá)式。
為了得到實(shí)用性好，性能優(yōu)良的熱電偶，其熱電極材料需具有以下性能：
①優(yōu)良的熱電特性熱電勢(shì)及熱電勢(shì)率（靈敏度）要大，熱電關(guān)系接近單值線性或近似線性，熱電性能穩(wěn)定；
②良好的物理性能高電導(dǎo)率，小比熱，耐高溫，低溫下不易脆斷，高、低溫下不發(fā)生再結(jié)晶等；
③優(yōu)良的化學(xué)性能如抗氧化、抗還原性和耐其他腐蝕性介質(zhì)等；
④優(yōu)良的機(jī)械性能易于提純和機(jī)械加工、工藝性好，易于大批量生產(chǎn)和復(fù)制；
⑤足夠的機(jī)械強(qiáng)度和長的使用壽命；
⑥制造成本低，價(jià)值比較便宜。