熱電偶變送器要求變送器的輸出電壓信號與相應的變送器輸入的溫度信號成線性關系。但一般熱電偶輸出的毫伏值與所代表的溫度之間是非線性的。各種熱電偶的非線性也是不--樣的，而且同一種熱電偶在不同的測量范圍其非線性程度亦不相同。
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。
溫度變送器精確測量法：
補償導線采用與測量熱電偶相對應的補償導線；用mV信號發生器模擬熱電偶信號；保持容器內為冰、水混合態，保證冷端溫度為0℃。根據熱電偶分度表上對應的電勢值，直接由毫伏信號發生器模擬熱電偶輸出信號送入溫度變送器，測量溫度變送器輸出4-20mA電流信號，計算溫度變送器的測量精度。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用。
溫度變送器實用測量法：
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，再根據熱電偶分度表的電勢值E0，由mV信號發生器模擬輸出(E0-ECJ)值，即模擬熱電偶的輸出，測量溫度變送器輸出4-20mA電流信號，計算溫度變送器的測量精度，這種方法還存在著環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。
