热电偶传感器将被测温度转换成电信号，再将该信号送入变送器的输入网络，该网络包含调零和热电偶补偿等相关电路。经调零后的信号输入 到运算放大器进行信号放大，放大的信号一路经v/i转换器计算处理后以4－20ma直流电流输出；另一路经a/d转换器处理后到表头显示。变送器的线性化电路有两种，均采用反馈方式。对热电阻传感器，用正反馈方式校正，对热电偶传感器，用多段折线逼近法进行校正。一体化数字显示温度变送器有两种显示方式。lcd显示的温度变送器用两线制方式输出，led显示的温度变送器三线制方式输出。
为防止热电偶测量中由于电偶断丝而使控温失效造成事故，变送器中还设有断电保护电路。当热电偶断丝或接解不良时，变送器会输出zui大值（28ma）以使仪表切断电源。