Принцип  роботи  термопари  заснований  на  термоелектричному  ефекті, який полягає в тому, що в замкнутому контурі, що складається з двох  різнорідних провідників виникає термо ЭРС (напруга), якщо місця  спаїв  провідників мають різні температури.  Якщо  узяти  замкнутий  контур,  що складається  з різнорідних провідників (термоелектродів),  то  на  їх   спаях   виникне термо ЭРС E(t) і E(t0), які залежать від температур цих спаїв t і t0.  Оскільки розглянуті термоЭРС виявляються включеними зустрічно, то  результуюча термоЭРС , діюча в контурі, визначатиметься як E(t) - E(t0).

            У разі рівності температури обох  спаїв  результуюча  термоЭРС  дорівнюватиме нулю. На практиці один із спаїв занурюється в термостат (як правило танучий лід) і відносно нього визначається різниця температур і температура іншого спаю. Спай, який занурюється в контрольоване середовище,  називають  робочим  кінцем термопари, а другий спай - вільним.

            У будь-яких пар однорідних провідників величина  результуючої  термо ЭРС  не залежить від розподілу температури уздовж провідників, а  залежить тільки від природи провідників і від температури спаїв.  Якщо термоелектричний  контур  розімкнути в якому або місці  і   включити  в  нього різнорідні провідники, то за умови, що усі  місця  з'єднань, що з'явилися  при цьому, знаходяться  при   однаковій   температурі, результуюча   термо ЕРС   в  контурі,  не  зміниться.  Це  явище використовується  для  виміру величини термо ЭРС термопари. Що виникає в термопарах ЭРС  невелика:  вона менше 8 мВ на кожні 100 0С  і,  як правило,  не  перевищує  за  абсолютною величиною 70 мВ.

            За допомогою термопар можна вимірювати температури в інтервалі від - 200  до  2200°С. Для виміру температур до 1100 0С використовують  термопари  з неблагородних металів, для виміру температури в межах 1100 до 1600 °С  -  термопари з благородних металів, а також сплавів платинової групи. Для  виміру ще вищих температур служать термопари  з  жаростійких  сплавів на основі вольфраму.

              Нині найчастіше   для   виготовлення   термопар використовують платину, платинородий, хромель, алюмель.

              При  вимірі   температури   в   широкому   інтервалі необхідно враховувати нелінійність функції  перетворення  термопари. Наприклад,  функція  перетворення  медь-константановых   термопар   для діапазону температури від - 200 до 300 °С з погрішністю, приблизно, ±  2  мкВ  описується формулою

                                                            E = At2 + Bt + C

де A, B і C - постійні, які визначаються шляхом виміру  термо ЭРС  при  трьох температурах, t - температура робочого спаю при °С.

            Постійна часу (інерційність) термоелектричних перетворювачів залежить  від конструкції термопари, якості теплового контакту робочого спаю термопари і досліджуваного об'єкту. Для  промислових  термопар  постійна часу знаходиться на рівні декількох хвилин.   Проте   існують і малоінерційні термопари, у яких постійна часу  лежить  в межах 5 - 20 секунд і навіть нижче.

              Вимірювальний  прилад підключається до контура термопари у  вільний  кінець  термопари  і  в  один  з  термоэлектродов.

            Як зазначено вище, при вимірі температури вільні кінці  термопари повинні знаходитися при постійній  температурі.  Якщо довжини самої термопари недостатньо, то щоб відвести ці кінці в зону з  постійною температурою,  застосовують  дроти,  які складаються  з  двох   жив, виготовлених    з    матеріалів (металів) тих, що мають     однакові термоелектричні властивості з електродами термометра.

              Для   термопар   з   неблагородних   металів   подовжуючі   дроти виготовляються  найчастіше    з  тих  же   матеріалів, що і основні термоэлектроды. Для  термопар  з  благородних  металів подовжуючі дроти виконуються з інших (не дорогих) матеріалів,  що розвивають в парі між собою в інтервалі температур  0  -  150  °С  ту  ж термо ЭРС ,  що  і електроди термопари. Наприклад, для термопари платина -  платинородий подовжувальні термоэлектроды  роблять з  міді  і  спеціального  сплаву,  які утворюють термопару,  ідентичну  по  термо ЭРС    термопарі   платина-платинородий   в інтервалі 0  -  150  °С.  Для  термопари  хромель - алюмель  подовжувальні термоэлектроды виготовляють  з  міді  і  константана,  а  для  термопари хромель  -  копель  подовжувальними  можуть бути  основні  термоэлектроды, виконані  у вигляді   гнучких   дротів.   Якщо   неправильно  підключити подовжувальні термоэлектроды, то може виникати істотна погрішність.

            У  лабораторних  умовах  температура  вільного   кінця   термопари підтримується рівною 0 °С шляхом приміщення його в  посудину  Дьюара,  наповнену стовченим  льодом  з  водою.  У   промислових   умовах   температура вільних кінців термопари зазвичай відрізняється від 0 °С і як правило дорівнює кімнатній температурі(температурі в приміщенні).  Оскільки  градуювання термопар здійснюється при  температурі  вільних  кінців  0   °С і таблиці градуювання приводяться відносно 0 °С,  то  ця відмінність може стати джерелом істотної  погрішності;  для  зменшення вказаної погрішності, як правило, вводять поправку у свідчення  термометра. При виборі поправки враховуються як температура вільних кінців  термопари, так і значення вимірюваної  температури  (це  пов'язано  з  тим,  що  функція перетворення  термопари  нелінійна);  це  утрудняє   точну   корекцію погрішності.

            На практиці для  усунення  погрішності  широко  застосовується автоматичний вступ поправки на температуру вільних кінців  термопари. Для цього в ланцюг термопари і мілівольтметра включається міст, одним з  плечей якого є мідний терморезистор, а інші плечі бразованы  манганиновыми терморезисторами. При температурі вільних кінців термопари, рівної  0   °С, міст знаходиться в рівновазі; при  відхиленні  температури  вільних  кінців термопари від 0  °С напруга на виході моста не дорівнює нулю і  складається  з термо ЭРС  термопари, при цьому вносячи поправку до показань  приладу  (значення  поправки можна регулювати  спеціальним  резистором).  Внаслідок   нелінійності   функції перетворення термопари повної компенсації погрішності  не  вдається добитися,  але вказана погрішність істотно зменшується.

      На практиці при використанні термопари найчастіше застосовуються наступні схеми (залежно від необхідної точності) :

      А) схема, при якій вільний кінець знаходиться при постійній температурі (танучий лід). Термоедс утворюється за рахунок різниці температур робочого і вільного спаїв.

    Б) в цій схемі температура вільного кінця, можна вважати, дорівнює температурі приміщення і відносно неї розраховується (коригується) температура в області робочого спаю. В цьому випадку термоЭРС в термопарі утворюється за рахунок різниці температур робочого спаю і температури приміщення.

      Для виміру термоЭРС використовують вольтметри з високоомним входом або іншого типу гальванометри.

      Для визначення температури використовують градуювальні таблиці, які побудовані для умови, що вільний кінець термопари знаходиться при нулі градусів Цельсія. Внизу представлені градуювальні таблиці для термопари хромель-алюмель. Для ширшого діапазону температур таблиці на сторінці ТХА