Ein Thermoelement entsteht durch die Verbindung zweier unterschiedlicher Leiter. Wenn die Mess- und Vergleichsstelle unterschiedliche Temperaturen aufweisen, entsteht eine thermoelektrische Kraft (EMK). Die Messstelle ist der Teil der Thermoelementstelle, der sich auf der zu messenden Temperatur befindet. Die Vergleichsstelle ist der Teil der Thermoelementverbindung, der auf einer bekannten Temperatur gehalten wird oder an dem Temperaturänderungen automatisch ausgeglichen werden.
In herkömmlichen industriellen Anwendungen werden Thermoelementelemente typischerweise an einem Steckverbinder angeschlossen; Allerdings befindet sich die Vergleichsstelle selten am Stecker, sondern wird mithilfe geeigneter Thermoelement-Verlängerungsdrähte in eine temperaturstabile, kontrollierte Umgebung übertragen. Verbindungstypen: Bei geerdeten Thermoelementen ist die Thermoelementverbindung physisch mit der Sondenhülle verbunden (verschweißt), was eine hervorragende Wärmeübertragung ermöglicht.-Das heißt, die Wärme wird von außen durch die Sondenhülle auf die Thermoelementverbindung übertragen. Geerdete Thermoelemente werden für die Messung der Temperatur von statischen oder fließenden korrosiven Gasen und Flüssigkeiten sowie für einige Hochdruckanwendungen empfohlen. Bei isolierten Thermoelementen ist die Thermoelementverbindung von der Sondenhülle getrennt und von einem weichen Pulver umgeben. Obwohl isolierte Thermoelemente eine langsamere Reaktionszeit als geerdete Thermoelemente haben, bieten sie elektrische Isolierung.
Für korrosive Umgebungen werden isolierte Thermoelemente empfohlen, die im Idealfall durch eine Mantelabschirmung eine vollständige elektrische Isolierung des Thermoelements von der Umgebung gewährleisten. Bei Thermoelementen mit freiliegender Verbindungsstelle kann sich die Spitze der Verbindungsstelle in die Umgebung erstrecken. Dieser Typ bietet die beste Reaktionszeit, ist jedoch auf nicht-korrosive, nicht-gefährliche und nicht-Druckanwendungen beschränkt. Die Reaktionszeit wird als Zeitkonstante ausgedrückt, definiert als die Zeit, die der Sensor benötigt, um in der kontrollierten Umgebung um 63,2 % zwischen dem Anfangs- und dem Endwert zu wechseln. Thermoelemente mit freiliegender Verbindung haben die schnellste Ansprechzeit. Je kleiner der Durchmesser des Sondenmantels ist, desto schneller ist die Ansprechzeit, aber desto niedriger ist auch die maximal zulässige Messtemperatur. Verlängerungsdrähte: Thermoelement-Verlängerungsdrähte sind ein Paar Drähte mit denselben thermoelektrischen Eigenschaften wie das Thermoelement, an das sie angeschlossen sind. Bei ordnungsgemäßem Anschluss übertragen die Verlängerungskabel die Referenzverbindung vom Thermoelement zum anderen Ende des Kabels, das sich normalerweise in einer kontrollierten Umgebung befindet. Bei der Auswahl eines Thermoelements sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden:
1. Der zu messende Temperaturbereich;
2. Die erforderliche Reaktionszeit;
3. Die Art der Verbindung;
4. Die chemische Korrosionsbeständigkeit des Thermoelement- oder Mantelmaterials;
5. Abrieb- oder Vibrationsfestigkeit;
6. Installations- und Begrenzungsanforderungen usw.