Termočlen je običajen element za merjenje temperature. Z merjenjem temperature lahko spremeni temperaturni signal v električni grelni signal.
Načelo delovanja termočlena je, da ko dva različna prevodnika ali polprevodnika A in B tvorita vezje in sta njuna konca povezana drug z drugim, dokler je temperatura na obeh vozliščih različna, je temperatura na enem koncu t, kar se imenuje delovni konec ali vroč konec, temperatura na drugem koncu pa t0, znan kot prosti konec, ki je znan tudi kot referenčni konec ali hladen konec, bo zanka ustvarila elektromotorno silo, smer in velikost ki so povezani z materialom prevodnika in temperaturo obeh kontaktov. Ta pojav imenujemo termoelektrični učinek, vezje, sestavljeno iz dveh prevodnikov, pa je tako imenovani termočlen. Ta dva prevodnika imenujemo termoelektrični pol, ustvarjena elektromotorna sila pa se imenuje termoelektrična elektromotorna sila.
Termoelektrični EMF je sestavljen iz dveh delov. Ena je kontaktna EMF dveh vodnikov, druga pa temperaturna razlika EMF enega vodnika. Velikost termoelektričnega EMF v zanki termočlena je povezana samo z materialom prevodnika in temperaturo obeh kontaktov, ne pa tudi z obliko in velikostjo senzor termoelementa . Ko sta dva elektrodna materiala termočlena pritrjena, bo termoelektrični EMF temperatura dveh kontaktov T in t0.
To razmerje se pogosto uporablja pri praktičnem merjenju temperature. Ker je hladen konec t0 konstanten, se termoelektrični EMF, ki ga proizvaja senzor termočlena, spreminja samo s temperaturo vročega konca (merilni konec), to pomeni, da določen termoelektrični EMF ustreza določeni temperaturi. Cilj merjenja temperature lahko dosežemo le z merjenjem termoelektričnega EMF.
Osnovno načelo merjenja temperature s termočlenom je, da dve različni komponenti materialnih prevodnikov tvorita zaprt krog.
Ko je na obeh koncih temperaturni gradient, bo skozi tokokrog potekal tok, nato pa bo med obema koncema elektromotorna sila - termoelektrična elektromotorna sila, kar je tako imenovani Seebeckov učinek. Dve vrsti homogenih prevodnikov z različnimi komponentami sta termoelektrični poli, tisti z višjo temperaturo je delovni konec, tisti z nižjo temperaturo je prosti konec, prosti konec pa ima običajno konstantno temperaturo. Glede na funkcijsko razmerje med termoelektričnim EMF in temperaturo je narejena stopenjska tabela termočlena. Graduacijsko tabelo dobimo, ko je temperatura na prostem koncu 0 ℃, različni termočleni pa imajo različne gradacijske tabele.
Ko je tretji kovinski material priključen na vezje termočlena, dokler je temperatura dveh kontaktov materiala enaka, bo termoelektrični potencial, ki ga ustvari senzor termočlena, ostal nespremenjen, kar pomeni, da nanj ne bo vplivala tretja kovina v vezju. Zato, ko se termočlen uporablja za merjenje temperature, ga lahko povežemo z merilnim instrumentom in temperaturo izmerjenega medija lahko poznamo po meritvi termoelektričnega EMF. Pri merjenju temperature termočlena mora temperatura njegovega hladnega konca (merilni konec je vroč konec, konec, ki je povezan z merilnim vezjem prek vodilne žice, se imenuje hladen konec) ostati nespremenjena, njegov toplotni potencial pa je sorazmeren z izmerjeno temperaturo. Če se temperatura hladnega dela (okolja) med merjenjem spremeni, bo to resno vplivalo na natančnost merjenja. Sprejem nekaterih ukrepov za kompenzacijo vpliva, ki ga povzroči sprememba temperature hladnega konca, se imenuje normalna kompenzacija hladnega konca termočlena. Posebna kompenzacijska žica za povezavo z merilnim instrumentom.
Obstajata dve metodi izračuna kompenzacije hladnega spoja s termočlenom. Prvi je iz milivolta v temperaturo: izmerite hladno končno temperaturo, jo pretvorite v ustrezno vrednost v milivoltih, jo dodajte milivoltni vrednosti prirobnični termočlen in ga pretvorite v temperaturo. Druga kompenzacija je od temperature do milivoltov: izmerite dejansko temperaturo in hladno končno temperaturo, ju pretvorite v milivolte in nato po odštevanju dobite milivolte, to je temperaturo.
