Cảm biến nhiệt độ Thermocouple, hay còn gọi là cặp nhiệt điện, là một trong những loại cảm biến nhiệt độ được sử dụng rộng rãi nhất trong nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng khoa học. Độ bền, độ tin cậy và khả năng hoạt động ở dải nhiệt độ rộng là những yếu tố chính khiến thermocouple trở nên phổ biến.

Nguyên lý hoạt động của thermocouple dựa trên hiệu ứng Seebeck, được phát hiện bởi nhà vật lý Thomas Johann Seebeck vào năm 1821. Hiệu ứng này mô tả hiện tượng khi hai dây dẫn làm từ hai kim loại khác nhau được nối với nhau ở hai điểm, và nếu có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm nối này, một điện áp nhỏ (điện áp nhiệt điện hay điện áp Seebeck) sẽ được tạo ra. Điện áp được tính theo công thức U = α × Δt, trong đó U là điện áp tạo ra (V), α là hệ số nhiệt điện động (V/K), Δt là chênh lệch nhiệt độ hai mối hàn (°C hoặc K).
Một thermocouple điển hình bao gồm hai dây dẫn làm từ các kim loại không giống nhau (ví dụ: sắt và constantan, cromel và alumel) được nối với nhau ở một đầu, tạo thành một mối nối nóng – đây là điểm đo nhiệt độ. Đầu còn lại của hai dây dẫn được nối với một mạch đo, tạo thành mối nối lạnh hay mối nối tham chiếu. Khi mối nối nóng tiếp xúc với nhiệt độ cần đo, điện áp Seebeck sẽ được tạo ra, tỷ lệ thuận với sự chênh lệch nhiệt độ giữa mối nối nóng và mối nối lạnh. Bộ đo sẽ chuyển đổi điện áp này thành giá trị nhiệt độ tương ứng.
Cảm biến nhiệt độ Thermocouple có nhiều ưu điểm như: dải đo nhiệt độ rộng, độ bền cao, thời gian đáp ứng nhanh, giá thành tương đối thấp.