Một cặp nhiệt điện được hình thành bằng cách kết nối hai dây dẫn khác nhau với nhau. Khi các điểm nối đo và tham chiếu ở nhiệt độ khác nhau, lực nhiệt điện (EMF) sẽ được tạo ra. Điểm nối đo là một phần của điểm nối cặp nhiệt điện ở nhiệt độ được đo. Điểm nối tham chiếu là một phần của điểm nối cặp nhiệt điện được duy trì ở nhiệt độ đã biết hoặc nơi sự thay đổi nhiệt độ được bù tự động.
Trong các ứng dụng công nghiệp thông thường, các phần tử cặp nhiệt điện thường được kết thúc ở một đầu nối; tuy nhiên, điểm nối tham chiếu hiếm khi được đặt ở đầu nối mà được chuyển đến môi trường được kiểm soát ổn định nhiệt độ-bằng cách sử dụng dây nối dài cặp nhiệt điện thích hợp. Các loại mối nối: Cặp nhiệt điện nối đất có mối nối cặp nhiệt điện được kết nối vật lý (được hàn) với vỏ đầu dò, cho phép truyền nhiệt tuyệt vời-nghĩa là nhiệt được truyền từ bên ngoài qua vỏ đầu dò đến mối nối cặp nhiệt điện. Nên dùng cặp nhiệt điện nối đất để đo nhiệt độ của chất lỏng và khí ăn mòn tĩnh hoặc chảy, cũng như một số ứng dụng-áp suất cao. Trong cặp nhiệt điện cách điện, mối nối cặp nhiệt điện được tách ra khỏi vỏ đầu dò và được bao quanh bởi lớp bột mềm. Mặc dù cặp nhiệt điện cách điện có thời gian phản hồi chậm hơn so với cặp nhiệt điện nối đất nhưng chúng vẫn cung cấp khả năng cách điện.
Cặp nhiệt điện cách điện được khuyên dùng cho môi trường ăn mòn, lý tưởng nhất là cung cấp sự cách ly điện hoàn toàn của cặp nhiệt điện với môi trường xung quanh thông qua lớp vỏ bọc. Cặp nhiệt điện tiếp xúc cho phép đầu mối nối mở rộng ra môi trường xung quanh. Loại này cung cấp thời gian phản hồi tốt nhất nhưng chỉ giới hạn ở các ứng dụng không-ăn mòn, không-nguy hiểm và không{4}}có áp suất. Thời gian phản hồi được biểu thị bằng hằng số thời gian, được định nghĩa là thời gian cần thiết để cảm biến thay đổi 63,2% giữa giá trị ban đầu và giá trị cuối cùng trong môi trường được kiểm soát. Cặp nhiệt điện tiếp xúc có thời gian phản hồi nhanh nhất và đường kính vỏ đầu dò càng nhỏ thì thời gian phản hồi càng nhanh nhưng nhiệt độ đo tối đa cho phép càng thấp. Dây nối dài: Dây nối dài của cặp nhiệt điện là một cặp dây có đặc tính nhiệt điện giống như cặp nhiệt điện mà chúng được kết nối. Khi được kết nối đúng cách, dây nối dài sẽ chuyển điểm nối tham chiếu từ cặp nhiệt điện sang đầu kia của dây, thường nằm trong môi trường được kiểm soát. Khi chọn cặp nhiệt điện, cần xem xét các yếu tố sau:
1. Phạm vi nhiệt độ cần đo;
2. Thời gian đáp ứng yêu cầu;
3. Loại kết nối;
4. Khả năng chống ăn mòn hóa học của cặp nhiệt điện hoặc vật liệu vỏ bọc;
5. Khả năng chống mài mòn hoặc rung động;
6. Yêu cầu cài đặt và giới hạn, v.v.
