Termopar je uobičajeni element za mjerenje temperature. Može promijeniti signal temperature u signal električnog grijanja mjerenjem temperature.
Princip rada termopara je da kada dva različita vodiča ili poluvodiča A i B formiraju strujni krug i njihova dva kraja su spojena jedan s drugim, sve dok je temperatura na dva čvora različita, temperatura na jednom kraju je t, što se naziva radni kraj ili vrući kraj, a temperatura na drugom kraju je t0, poznat kao slobodni kraj, koji je također poznat kao referentni kraj ili hladni kraj, petlja će generirati elektromotornu silu, smjer i veličinu od kojih su povezani s materijalom vodiča i temperaturom dvaju kontakata. Ova pojava se naziva termoelektrični efekt, krug sastavljen od dva vodiča je tzv. termopar. Ta se dva vodiča nazivaju termoelektrični stup, a nastala elektromotorna sila naziva se termoelektrična elektromotorna sila.
Termoelektrični EMF sastoji se od dva dijela. Jedna je kontaktna EMF dva vodiča, a druga je temperaturna razlika EMF jednog vodiča. Veličina termoelektričnog EMF-a u petlji termopara povezana je isključivo s materijalom vodiča i temperaturom dvaju kontakata, ali ne i s oblikom i veličinom senzor termoelementa . Kada su dva elektrodna materijala termoelementa fiksirana, termoelektrični EMF bit će temperatura dva kontakta T i t0.
Ovaj odnos se široko koristi u praktičnom mjerenju temperature. Budući da je hladni kraj t0 konstantan, termoelektrični EMF koji proizvodi senzor termopara mijenja se samo s temperaturom vrućeg kraja (mjerni kraj), odnosno određeni termoelektrični EMF odgovara određenoj temperaturi. Cilj mjerenja temperature možemo postići jedino mjerenjem termoelektrične EMF.
Osnovno načelo mjerenja temperature termoelementom je da dvije različite komponente materijalnih vodiča tvore zatvoreni krug.
Kada postoji temperaturni gradijent na oba kraja, struja će prolaziti kroz strujni krug, a zatim će postojati elektromotorna sila - termoelektrična elektromotorna sila između dva kraja, što je tzv. Seebeckov efekt. Dvije vrste homogenih vodiča s različitim komponentama su termoelektrični polovi, onaj s višom temperaturom je radni kraj, onaj s nižom temperaturom je slobodni kraj, a slobodni kraj je obično na konstantnoj temperaturi. Prema funkcionalnom odnosu između termoelektričnog EMF-a i temperature izrađuje se tablica stupnjevanja termopara. Tablica stupnjevanja dobiva se kada je temperatura slobodnog kraja 0 ℃, a različiti termoparovi imaju različite tablice stupnjevanja.
Kada je treći metalni materijal spojen na krug termopara, sve dok je temperatura dva kontakta materijala ista, termoelektrični potencijal koji generira senzor termopara ostat će nepromijenjen, odnosno na njega neće utjecati treći metal u krugu. Stoga, kada se termopar koristi za mjerenje temperature, može se spojiti na mjerni instrument, a temperatura mjerenog medija može se znati nakon što se izmjeri termoelektrični EMF. Prilikom mjerenja temperature termoelementa, temperatura njegovog hladnog kraja (mjerni kraj je vrući kraj, a kraj koji je povezan s mjernim krugom kroz vodeću žicu naziva se hladni kraj) mora ostati nepromijenjena, a njegov toplinski potencijal proporcionalan je izmjerenoj temperaturi. Ako se temperatura hladnog kraja (okoliša) promijeni tijekom mjerenja, to će ozbiljno utjecati na točnost mjerenja. Poduzimanje nekih mjera za kompenzaciju utjecaja uzrokovanog promjenom temperature hladnog kraja naziva se normalna kompenzacija hladnog kraja termoelementa. Posebna kompenzacijska žica za spajanje na mjerni instrument.
Postoje dvije metode izračuna kompenzacije hladnog spoja termoelementa. Prvo je od milivolta do temperature: izmjerite temperaturu hladnog kraja, pretvorite je u odgovarajuću vrijednost u milivoltima, dodajte je milivoltnoj vrijednosti prirubnički termoelement i pretvorite ga u temperaturu. Druga kompenzacija je od temperature do milivolta: izmjerite stvarnu temperaturu i hladnu krajnju temperaturu, pretvorite ih u milivolte, a zatim nakon oduzimanja dobijete milivolte, to jest temperaturu.
