Thermocouples are based on the principle of comparative measurement and consist of two metallic conductors of different materials that are welded together at the tip. Depending on the material pairing, they have different levels of thermoelectric voltage and are suitable for different temperature ranges. The most commonly used are thermocouples type K and thermocouples type J.
通常情况下，热电偶由两种材料的组合组成，直径范围为0.2至5毫米。当使用铑或铂等贵族材料时，这些尺寸范围为0.1至0.5毫米。在选择热电偶材料时，应注意确保其具有较高的塞贝克系数，并且温度对其数值的影响尽可能小，以实现线性特性。根据测量温度的范围来选择合适的热电偶材料。
探头的外壳会暴露在非常高的温度下，因此有必要使用不同类型的钢。在最高温度下，热电偶保护管由耐热钢或陶瓷材料制成。热电偶保护管必须具有抗腐蚀、抗热震和抗机械损伤的能力。防止热电偶腐蚀的一个理想特征是不渗透气体，因为这些气体可能会大大加速热电偶的老化过程。也有一些没有盖子的设计，用于减少动态误差。对于特殊的测量，如液态金属、玻璃或液态钢的温度，可使用高度专业化的热电偶设计。
The thermowell must be resistant to corrosion, thermal shock and mechanical damage. A desirable feature to prevent corrosion of the thermocouple is the impermeability of gases that could significantly accelerate the aging process of the thermocouple. Designs without a cover can be used to reduce dynamic errors.
Also, when selecting a thermocouple material, care should be taken to ensure that it has a high Seebeck factor and that temperature affects its value as little as possible to achieve a linear characteristic.
In contrast to a resistance thermometer, a thermocouple can be used in a much higher temperature range. In addition, thermocouples are more robust and resistant to mechanical stress.
从大量可能的金属组合中，选择了某些金属并对其特性进行了标准化，特别是一系列的应力和允许的极限偏差。以下元素在热电电压及其公差方面已经在世界范围内（IEC）和欧洲或国家标准中进行了标准化。
热电偶的颜色编码
热电偶的原理是所谓塞贝克效应的结果。这一现象可以用自由电子的理论来解释，根据这一理论，不同类型的导体具有不同的自由电子密度。在构成热电偶的两个不同导体的接触点，电子将从一个导体移动到另一个导体。更多的电子将从一个密度较高的导体移到一个密度较低的导体。电子迁移的强度取决于两个导体接触点的温度，它也是温度越高越好。由两个不同的导体组成的热电偶电路中形成的电动力，其两端被置于不同的温度下，由公式给出。
V=(S-SA)⋅(T2-T1)
由此产生的电动势是每摄氏度几到几十微伏的量级。
热电偶类型的选择主要取决于工作温度。此外，应选择具有高热电电压的元件，以获得对干扰尽可能不敏感的测量信号。在下表中。热电偶的属性中列出了不同的元素，并附有简短的特征说明。推荐的最高温度只能作为基本值，因为它们在很大程度上取决于应用条件。它们指的是底座的电线直径为3毫米，贵族元件的电线直径为0.5毫米。
由于热电偶或补偿电缆的内部电阻较低，其长度是次要的。然而，对于横截面较小的较长的电缆，热电偶或补偿电缆的电阻可以承担相对较高的数值。为了避免显示错误，从属设备的输入电路的内部电阻必须至少比所连接的热电偶的电阻大1000倍。只能使用与元件本身材料相同或具有相同热电特性的补偿电缆，否则将在结点处产生一个新元件。补偿电缆必须铺设到参考结点上。连接热电偶时，必须注意极性。
如果测量温度等于参考结点温度，热电偶就不提供电压。如果热电偶或补偿电缆短路，新的测量点将在短路的位置产生。如果发生这种短路，例如在连接头，则不再显示实际测量点的温度，而是显示连接头的温度。如果测量电路出现中断，后续设备会显示参考结点温度。