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热电偶测温的基本原理是两种不同材质导体组成闭合回路,当两端存在不同温度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在热电势，这就是所谓的塞贝克效应。热电偶直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与仪表连接，显示热电偶所产生的热电势（图2）。
根据材质不同，热电偶分不同的型号，目前按IEC国际标准，主要有S、B、E、K、R、J、T七种标准。由于热电偶产生的电势较小，且非线性，通常使用热电偶测温度时需要进行放大和线性化。热电偶输出的电热是两结点温度差的函数，通常将热电偶一端作为被测温度端，T0作为固定冷端（参考温度端），通常要求T0保持0度。但实际使用很难满足，所以产生了热电偶冷端补偿的问题，冷端补偿可采用补偿导线或补偿电桥等多种方法。
NI公司的SCC和SCXI系列调理产品均有针对热电偶调理的模块。NI SCC-TC系列是可调理各类热电偶的单通道模块，该产品支持±100mV范围内的毫伏输入，带有一个2Hz的低通静噪滤波器，增益100的仪用放大器，用于冷端温度补偿的板载热敏电阻以及实现M系列DAQ设备最高扫描速率的缓冲输出。SCC-TC系列模块的输入电路还包含高阻抗偏压电阻器，可用于热电偶开路的检测以及浮动热电偶和接地参考热电偶的处理。同样作为热电偶调理的NI SCXI-1102和SCXI-1112每路输入通道也包括了一个仪器放大器和一个2Hz的低通滤波器。采集卡可以用高达333 kS/s（每通道3us）的速度扫描它们的模拟输入通道，支持采集的信号范围包括电压以及0到20mA或4到20mA的电流。SCXI每个模块的所有通道都可以被NI数据采集卡的某一路通道采集，并支持另加模块以增加通道数。
NI也提供带有专门针对某类应用调理的数据采集卡，即C系列产品。NI 9211A专门针对各类型的热电偶测量设计，24位分辨率保证了高精度，内置传感器则实现了冷端温度补偿。该模块还具有250 Vrms通道-地面接地隔离，实现了安全、抗干扰和高共模电压范围。NI 9211A可加上一个USB 9162构成USB-9211A单独使用，也可以插在cDAQ-9172的8槽USB底板上作为cDAQ系统中的一个模块使用。
cDAQ模块虽然集采集调理为一体，但是通道数较少，NI 9211A可以同时采集4路热电偶，单通道采样率为12S/s。如果需要采集多通道或高速的热电偶信号，可选择M系列数据采集卡加上SCC或SCXI调理模块。
热电阻（RTD）
热电阻是中低温采集时常用的一种温度传感器，它的主要特点是测量精度高，性能稳定，灵敏度高。热电阻是基于金属导体或半导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的，其大都由纯金属材料制成，目前使用最多的是铂。热电阻需要电源激励，且不能够瞬时测量温度的变化。工业用热电阻一般采用Pt100，Pt1000，Cu50，Cu100等多种型号。
热电阻的引线对测量结果会有较大的影响，目前热电阻的引线主要有三种方式：二线制，三线制，四线制。二线制是在热电阻的两端各连一根导线来引出电阻信号，这种引线方法很简单，但是测量精度不高。在热电阻一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用。因为热电阻作为电桥上一个桥臂的电阻，其连接导线也是桥臂的一部分，而这部分电阻是未知且随环境温度变化的，会造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及相邻桥臂上，这样较好地消除了导线电阻带来的测量误差。热电阻两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根为热电阻提供激励电流，把电阻转换成电压信号，再通过另两根输出电压供采集，这种引线方式可完全消除引线电阻的影响，主要用于高精度的温度检测，但成本也最高。
NI SCC-RTD01是针对热电偶调理的双通道模块，可连接2、3或4线铂电阻RTD（图3）。NI SCC-RTD01的每一通道都带有一个增益为25的放大器和一个30Hz低通滤波器，每一模块上还提供用于1或2个RTD的1mA激励源。NI SCXI-1102模块与NI SCXI-1581电流激励模块一起使用，可以提供32通道的高精度RTD或热敏电阻调理。1102带有一个2 Hz低通滤波器，1581则提供稳定的100µA电流源，从而确保测量精度。由于SCXI采用模块化设计，在应用需求改变时可以方便地扩展数据采集系统。
NI 9217是具有4通道、24位分辨率的模拟输入模块，专门用作100 Ω 的RTD测量。NI 9217可配置两种不同的采样率模式，高采样率模式下采样率可达400 S/s（每通道100 S/s）；高分辨率模式下，采样率为5 S/s（每通道1.25 S/s），并配有50/60Hz内置噪声抑制功能。NI 9217与3线和4线制RTD测量兼容，能自动探测与通道连接的RTD类型，并将每条通道配置成恰当的模式，该模块提供每通道1mA的电流激励，在整个操作温度范围内的精度误差小于1 °C。9217还包含NI ST校准并具有通道-地面接地双重隔离屏障，实现了安全性、抗扰性和高共模电压范围。
热敏电阻
热敏电阻是对温度敏感的半导体（图4），与RTD相似，其阻抗随温度变化而变化。热敏电阻由玻璃或环氧珠封装的金属氧化物半导体材料制造而成。而且，热敏电阻的典型标称阻抗值要比RTD高得多，阻抗值从2000Ω到10,000Ω，故可用于较低电流的测量。热敏电阻具有较高的灵敏度（约200 Ω/°C），这使得它对于温度的变化非常灵敏，具有极高的响应速率，但它的使用范围最高为300至500 °C。同样，热敏电阻也需要激励，接线方式也有二三四线制之分，但是由于热敏电阻的标称阻抗非常高，所以连线阻抗不会影响其测量值的精度，因此，二线制测量精度对于热敏电阻已经足够，所以这种接线方式在热敏电阻中最为常用。
NI SCXI-1102模块与NI SCXI-1581电流激励模块一起使用，也可以提供32通道的热敏电阻调理。
对于cDAQ模块可选用AI采集的NI 9215配合提供电流激励的NI 9265一起使用。NI 9215具有4路16位精度的同步电压采集通道，能实现灵活而低成本的信号连接。该模块还具有250Vrms通道-地面接地隔离，实现了安全、抗干扰和高共模电压范围。NI 9265是在高速情况下，连接并控制受电流驱动的工业激励器的理想之选。该模块具有内置式开环检测。当检测到开环时，该模块会在软件中产生中断并产生0mA的上电输出，以确保安全，避免在系统上电时驱动激励器。NI 9265需要9 V到36 V的外部电源。该模块包括通道-地面接地双重隔离屏障，具有良好的安全性和抗干扰性。
综上所述，热电偶价格便宜，而且有很快的响应时间，但是它精度不高而且最不稳定，最不灵敏。热电偶仅仅是读取头和线之间的温度差异，而RTD和热敏电阻是读取绝对温度值。RTD是可靠性的最佳选择，而且最为稳定，精度最高。但是它的响应时间太长而且因为它需要一个电流源，因此它有自热产生。热敏电阻输出很快而且相对便宜，但是它易碎而且温度范围有限。它同样需要一个电流源而且比RTD的自热现象更为严重，同时它是非线性的（表1）。
温度范围的选择上三者也有区别，热敏电阻和热电阻是测量低温的温度传感器，热敏电阻最低，在500度以下，热电阻在-200到600℃，而热电偶是测量中高温的温度传感器，一般测量温度在400到1600℃，在选择时如果测量温度在600℃就应该选择K型热电偶，如果测量温度在1200到1600℃就应该选择S型或者B型热电偶。
应变测量
应变是施加于物体的作用力对物体造成形变的大小，它会随着作用力的增加而增长，对于一种材料，应力的增长是有限度的，超过这一限度，材料就要损坏，这个限度称为该种材料的极限应力。
应变测量有多种方法，最常用的是采用应变片。由于受到应力，应变片发生形变（长度发生改变），从而导致其阻值也随之产生正比变化。最常见的应变片是金属应变片。
金属应变片由极细的金属丝或薄片组成，绕成栅状的形式使它们可以在平行的方向上最大程度地跟随应变发生变化（图5）。栅格粘在被称为载体的薄衬底上，并直接与被测试件连接。因此，被测件产生的应变直接反映到应变片上，使得应变片电阻值产生线性变化。应变片的阻值在30Ω到3000Ω，最常见的阻值标准是120Ω和350Ω。
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