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放大電壓：熱電偶輸出電壓隨溫度的變化幅度只有每度μV。例如，常用的K型變化幅度為41 μV/°C。這種微弱的信號在模數轉換前需要較高的增益級。

消除噪聲：噪聲可輕松淹沒微小的熱電偶信號，特別是當長熱電偶線穿過工業環境時。由于大多數噪聲是兩條引線共有的，因此測量系統應采用差分輸入。大多數噪聲都是線路噪聲，可通過能夠抑制50 Hz和60 Hz噪聲的低通濾波器濾除。

參考接合點補償：熱電偶的電壓取決于測量接合點和參考接合點兩處的溫度。由于我們僅對測量接合點的溫度感興趣，因此必須消除參考接合點的影響，即需要進行參考接合點補償，也稱為冷接合點補償。參考接合點補償是通過用另一種溫度器件（一般為IC、熱敏電阻、二極管或RTD）測量參考接合點溫度來進行的。必須盡可能精確地讀取參考接合點，一方面要使用精確的溫度傳感器，另一方面要確保該傳感器處在與參考接合點相同的溫度下。任何讀取參考接合點溫度的誤差都會直接反映在最終熱電偶讀數中。

校正非線性度：熱電偶響應曲線的斜率隨溫度而變化。例如，T型熱電偶在0°C時按39 μV/°C變化，但在100°C時斜率變為47 μV/°C。有三種方法可對熱電偶的非線性進行補償。

第一種方法是選擇曲線相對較平緩的區域并在此區域內將斜率近似為線性，這種方法特別適合于溫度范圍有限且不需要復雜計算的測量。第二種方法是將一個查找表存儲在內存中，查找表中的熱電偶電壓要與其對應的溫度相匹配，然后使用線性近似法在查找表中的點之間進行插值。第三種方法使用高階公式來對熱電偶的特性進行建模。注意，這些表格和公式全部基于0°C參考接合點溫度。對于其它參考接合點溫度，必須進行參考接合點補償。