溫度變送器的溫度測量分為兩種：熱電阻測量和熱電偶測量。
一、熱電阻測量溫度
熱電阻（如Pt100）是利用其電阻值隨溫度的變化而變化這一原理制成的將溫度量轉(zhuǎn)換成電阻量的溫度傳感器。
溫度變送器通過給熱電阻施加一已知激勵電流測量其兩端電壓的方法得到電阻值（電壓/電流），再將電阻值轉(zhuǎn)換成溫度值，從而實現(xiàn)溫度測量。熱電阻和溫度變送器之間有三種接線方式：二線制、三線制、四線制。
（1）二線制
如圖1，變送器通過導(dǎo)線L1、L2給熱電阻施加激勵電流I，測得電勢V1、V2。
計算得Rt：
由于連接導(dǎo)線的電阻RL1、RL2無法測得而被計入到熱電阻的電阻值中，使測量結(jié)果產(chǎn)生附加誤差。如在100℃時Pt100熱電阻的熱電阻率為0.379Ω/℃，這時若導(dǎo)線的電阻值為2Ω，則會引起的測量誤差為5.3℃。
（2）三線制
是實際應(yīng)用中最常見的接法。如圖2，增加一根導(dǎo)線用以補償連接導(dǎo)線的電阻引起的測量誤差。三線制要求三根導(dǎo)線的材質(zhì)、線徑、長度一致且工作溫度相同，使三根導(dǎo)線的電阻值相同，即RL1=RL2=RL3。通過導(dǎo)線L1，L2給熱電阻施加激勵電流I，測得電勢V1、V2、V3。導(dǎo)線L3接入高輸入阻抗電路，IL3=0。
計算得Rt：
由此可得三線制接法可補償連接導(dǎo)線的電阻引起的測量誤差。
（3）四線制
是熱電阻測溫理想的接線方式。如圖3。通過導(dǎo)線L1、L2給熱電阻施加激勵電流I，測得電勢V3、V4。導(dǎo)線L3、L4接入高輸入阻抗電路，IL3=0，IL4=0，因此V3-V4等于熱電阻兩端電壓。
計算得Rt：
由此可得，四線制測量方式不受連接導(dǎo)線的電阻的影響。
二、熱電偶測量溫度
把兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體A和B焊接起來，如圖4，當(dāng)連接點（熱端）的溫度和導(dǎo)體另一端（冷端，亦稱參比端）的溫度不同時，會在冷端產(chǎn)生熱電勢。 熱電偶就是利用這一現(xiàn)象將溫度量轉(zhuǎn)換成電勢量的溫度傳感器。
如果熱電偶的冷端溫度保持恒定（比如為0℃），則輸出熱電勢和熱端溫度值成一一對應(yīng)關(guān)系。溫度變送器通過測量熱電偶輸出端的電勢差，再將電勢差轉(zhuǎn)換成溫度，從而實現(xiàn)溫度測量。
熱電偶的輸出熱電勢取決于熱端和冷端之間的溫度差，而在實際測量中，熱電偶冷端的溫度經(jīng)常發(fā)生變化，如果不對這種變化進行補償，即使熱端的溫度恒定不變，冷端的溫度變化也會引起熱電勢的變化，使熱電勢不能真實反映熱端的溫度，從而引起測量誤差。
冷端補償原理如下：測量某熱電偶熱端溫度為T1時（冷端溫度為T2）的熱電勢V1，同時用溫度傳感器（如Pt100）測量冷端溫度值T2，計算得溫度T2時該熱電偶的熱電勢V2（冷端溫度為0℃），則V1+V2是該熱電偶為冷端溫度為 0℃時，熱端溫度T1時的電勢值。
由于涉及冷端補償問題，有時不正確的測量往往認為溫度變送器的精度超差。正確測量熱電偶變送器的方法有兩種：一種為精確測量法，另一種為實用測量法。
（1）精確測量法
① 補償導(dǎo)線采用與測量熱電偶相對應(yīng)的補償導(dǎo)線；
② 用mV信號發(fā)生器模擬熱電偶信號；
③ 保持容器內(nèi)為冰、水混合態(tài)，保證冷端溫度為0℃。
如圖5，根據(jù)熱電偶分度表上對應(yīng)的電勢值，直接由毫伏信號發(fā)生器模擬熱電偶輸出信號，測量輸出4~20mA電流信號，計算變送器的測量精度。這種測量方法可消除測量過程中冷端溫度變化引起的測量誤差，但補償導(dǎo)線本身誤差引起的測量誤差還是無法消除。這種方法一般在試驗室測量中應(yīng)用。
（2）實用測量法
如圖6，在輸入端放置一個溫度計，測得冷端溫度值，由分度表查得此溫度電勢值ECJ，再根據(jù)熱電偶分度表的電勢值EO，由mV信號發(fā)生器模擬輸出（EO-ECJ）值，即模擬熱電偶的輸出，測量輸出4~20mA電流信號，計算變送器的測量精度，這種方法還存在著環(huán)境溫度變化和溫度計測量冷端溫度誤差兩個方面，無法消除會帶來測量誤差。
