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行业中常见的热电偶的外形结构基本有以下几种。
普通型热电偶。普通热电偶主要由热电极，绝缘管，保护套，接线盒，接线端等部分组成。普通热电偶的绝缘管用于防止两个热电极的短路，其材料取决于测温范围。保护壳的作用是保护热电极免受化学腐蚀和机械损伤，其材料要求耐高温、耐腐蚀、不透气、热导率高等。尽管如此。热电偶与保护套配合后，其动态响应速度变慢，所以采用热电偶保护套时，应采用小时间常数。该接线盒的主要加热电偶参比端与补偿导线连接。
铠装热电偶。采用金属套管、陶瓷绝缘材料和温差电极组合加工，在2~5mm的外径范围内，在偶丝与管壁之间填充氧化镁绝缘层。盔装热电偶具有可弯曲性、耐高压性、热响应速度快和坚固性等优点，可以适应于复杂结构的安装要求，如测量弯度等。
多点式热电偶。由多孔绝缘管组装而成的不同长度的热电偶感温元件。适用于在化工生产中测量反应器不同高度的几何温度，如在合成塔不同位置。
隔爆式热电偶。隔爆热电偶的基本参数与普通热电偶相同，不同之处是它采用了防爆结构的接线盒。在现场有易燃、易爆气体的情况下，必须采用隔爆式热电偶。
表面式热电偶。表型热电偶是一种采用真空镀膜方法在绝缘基底上蒸镀两种电极材料的薄膜热电偶，专门用于测量各种形状的固体表面温度，如轴承、轧辊等表面温度，测量设备或高压容器表面温度，等等。由于其极快的反应速度和极小的热惯量，可以作为便携式测温仪。
另外还有一些特殊场合使用的热电偶，如耐磨热电偶，适用于流化床中测得的床温，能够承受催化剂的冲刷，摩擦。对于超高温(大于2000℃)的场合，可选用碳-碳化硅热电偶(最大测温2700℃)，钨锌热电偶(最高测温2800℃)。可选超低温(低于-200℃)条件下的金钛镍铬热电偶-金铁热偶，该电偶具有良好的低温稳定性和灵敏度，最低测温可达-271℃，主要用于宇航和超导等超低温过程。