热电偶由两种不同类型的金属组成。当温度高于零摄氏度时，在两种金属的连接处会产生温差电压，电压大小取决于温度相对于零摄氏度的偏差。热电偶具有体积小、坚固耐用、价格相对便宜、工作温度范围宽等优点，非常适合恶劣环境中的*温度（高达2300°c）测量。不过，热电偶的输出为毫伏级，因此需要经过精密放大才能进行进一步处理。不同类型热电偶的灵敏度也不一样，一般仅为每摄氏度几毫伏，因此为了准确读出温度，需要高分辨率、低噪声模数转换器。当热电偶与印制电路板的铜印刷线连接时，在热电偶与铜印刷线连接的地方会出现另一个热电偶接点。其结果是产生一个抵热电偶热电偶热电偶热电偶热电偶热电偶热电偶热电偶热电偶热电偶消热电偶电压的电压。为了补偿这个反向电压，我们在热电偶-铜线连接点放置一个温度传感器，测量连接处的温度。这就是所谓的冷接点。
热电偶是差分温度测量器件，由两段不同的金属线构成，一段用作正结点，另一段用作负结点，常用的热电偶类型、所用金属以及对应的温度测量范围。热电偶的两种不同金属线焊接在一起后形成两个结点。环路电压是两个结点温差的函数。这利用了seebeck效应，通常描述为热能转换为电能的过程。seebeck效应与peltier效应相反，peltier效应为电能转换成热能的过程，典型应用有热电致冷器。测量电压vout是检测结点（热结点）结电压与参考结点（冷结点）结电压之差。因为vh和vc是由两个结的温度差产生的，vout也是温差的函数。比例因数α对应于电压差与温差之比，称为seebeck系数。
由于热电偶测量的是温度差，为了确定热结点的实际温度，冷结点温度必须是已知的。冷结点温度为0℃（冰点）时是一种zui简单的情况，如果tc=0℃，则vout=vh。这种情况下，热结点测量电压是结点温度的直接转换值。美国国家标准局（nbs）提供了各种类型热电偶的电压特征数据与温度对应关系的查找表，所有数据均基于0℃冷结点温度。利用冰点作为参考点，通过查找适当表格中的vh可以确定热结点温度。
在热电偶应用初期，冰点被当作热电偶的标准参考点，但在大多数应用中获得一个冰点参考温度不太现实。如果冷结点温度不是0℃，那么，为了确定实际热结点温度必须已知冷结点温度。考虑到非零冷结点温度的电压，必须对热电偶输出电压进行补偿，即所谓的冷结点补偿。
为了实现冷结点补偿，必须确定冷结点温度，这可以通过任何类型的温度检测器件实现。在通用的温度传感器ic、热电调节器和rtd中，不同类型的器件具有不同的优缺点，需要根据具体应用进行选择。对于精度要求非常高的应用，经过校准的铂rtd能够在很宽的温度范围内保持较高精度，但其成本很高。精度要求不是很高时，采用热敏电阻和硅温度传感器ic能够提供较高的性价比，热敏电阻比硅ic具有更宽的测温范围，而温度传感器ic具有更高的线性度，因而性能指标更好一些。修正热敏电阻的非线性会占用较多的微控制器资源。温度感应ic具有出色的线性度，但测温范围很窄。
一旦你建立了一种冷结点补偿的方法，补偿输出电压必须转换成相应的温度，一种简单的方法是采用来自nbs的查找表。用软件实现查找表需要存储器来存储，但是在需要连续不断地进行测试时，这些表提供了一种快速和准确的解决方案。两种用于将热偶电压转换成温度的其他方法需要不仅仅是查找表，这两种方法是：使用多项式系数的线性近似值和热电偶输出信号的模拟线性化。