利用物体的体积、几何形状或电学特性随温度变化的原理测定温度的仪器。气象上常用的测温仪器按用途可分为普通温度表，干湿球温度表，地面温度表、曲管地温表、最高温度表，最低温度表和各种温度自记仪器及电测温度计等。按其测定原理可分为玻璃液体温度表、变形温度计、电阻温度表、半导体温度表、热电偶温度表、红外测温仪等（见温度观测）。

第一件测温仪器是16世纪末（1593年）由意大利物理学家G.伽利略研制的。后经多次改进，到17世纪中叶出现了有刻度的温度表，并且由侨居中国的比利时人南怀仁传入中国，如图。最早的变形温度计是由C. 英蒂默于1735年制作的。最低温度表和最高温度表于1826年和1832年相继问世。19世纪80年代出现了电阻温度表，使温度的远距离测定技术迈开了第一步。20世纪以来，电测温度表的发展很快，相继出现了热电偶温度表、半导体温度表、石英晶体温度计、p-n结温度计及红外测温仪等多种新式的、精密的测温仪器。目前除了继续从原理和工艺方面探讨和发展各类感温元件，提高其精确度外，还大力发展精密的测量仪表与计算机资料处理系统相联结的各类测温仪器。

南怀仁传入的气温计，制于1670年左右（据《古今图书集成》）

常用的温标有三种：德国的G.D.华伦海特把水结冰的温度定为32度，水沸点定为212度，把32度到212度的间隔平分为180等分，这就是华氏温标，以“F”表示。瑞典的A.摄尔修斯把水结冰的温度定为100度，水沸点定为0度，从0度到100度间分为100个等分，以后法国J.P.克里斯廷把冰点沸度倒过来，这就是摄氏温标，用“C”表示。英国的L.开尔文以－273℃为零度（称绝对零度），融冰温度为273度，每一度的分度与摄氏度相同，这就是开氏温标或绝对温标，以“K”表示。三种温标的换算关系如下：

温度测定仪器

1972年国际计量大会决定以开氏温标作为最基本的温标。

测温仪器主要有三个特性：滞后现象，敏感性和准确性，分别用滞后系数（lag coefficient）、灵敏度（sensitivity）和准确度（accuracy）来表示。

表征测温仪器滞后现象的物理量，其数值为当介质温度不变时，温度表的示值与介质温度之间的差值降至原差值的1/e（e为自然对数的底）时所需要的时间，单位是秒。测温仪器与被测介质间的热量交换需要经过一段时间才能达到，这就是测温仪器的滞后现象或称热惯性、热滞现象。

测温元件和被测介质之间在单位时间内所交换的热量与两者的温差成正比。因此温度表的感温速度可用下式表示：

温度测定仪器

式中 t为温度表的瞬间示度，τ为时间，θ为被测介质的温度，λ为温度表的滞后系数。滞后系数的大小和温度表及被测介质的性状有关。例如：静止空气中的λ值为在水中的20多倍；风速大，滞后系数小。

由温度表滞后所引起的示值与实际温度之间的差值称为滞差。在实际工作中应根据测温的要求和被测介质的性质，选择适宜滞后系数的温度表。一般测定气温的温度表要求滞后系数为100～200秒。

表征温度表对温度变化量反应的敏感程度的物理量，其数值为：当温度改变1℃时，玻璃液体温度表内液柱长度的变化量，也就是单位刻度的长度。灵敏度高的表刻度、读数越精确，或说精确度、分辨率越高。

设0℃时表内液体（水银或酒精等）的体积为V₀，当温度改变△t℃时，管中液柱长度变化（伸长或缩短）为△L，温度表的灵敏度为：

温度测定仪器

式中 S为毛细管的截面积，μ为液体的膨胀系数，γ为玻璃的膨胀系数，α＝μ－γ，称为温度表的视膨胀系数。因为一支温度表的V₀、S和α都可看作常量。所以一支温度表的灵敏度也是一定的。

电阻温度表的灵敏度可用温度改变1℃的电阻值的变化表示。用电表指示的测温仪器的灵敏度可以用温度改变1℃时电表指针偏转角度或者弧度大小表示。

表征仪器测值对真实数值接近程度的物理量。测值与真值之差，即为误差。实际工作中常用误差值的大小来衡量准确度，误差越小，准确度越高。确定温度仪器的误差方法（即温度检定方法）是将温度表放入恒温槽内，用一支标准温度表指示槽内的温度值，温度表的指示值与标准温度表示值之差的多次平均就作为温度表的误差，即表示温度表的准确度。因此，仪器的准确度实际上与检定条件（检定设备、标准仪器等）的精密度有关。检定条件的精度级别必须高于被检仪器的级别。感温元件的老化将引起性能的改变或使零点发生漂移，仪器准确度会改变，因而测温仪器应定期进行检定。