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所有類型的雙金屬溫度計的結構和機械操作是相同的。雙金屬溫度計的熱系統包含金屬燈泡，毛細管和接收元件。金屬燈泡包含溫度計流體，液體或氣體或液體蒸汽，并且在要測量溫度的點處插入。燈泡與周圍環境處于熱平衡狀態，從而產生給定的壓力或流體位移。金屬毛細管連接到燈泡，并將燈泡處的壓力傳遞到儀器處的接收元件。接收元件是波登管或壓力彈簧的一種形式。它用于將溫度計燈泡中的流體位移壓力轉換為運動。該運動用于操作指示溫度的指針。
雙金屬溫度計有三種類型：
1.液體膨脹溫度計
2.氣體膨脹溫度計和
3.蒸汽驅動的溫度計。
1.液體膨脹雙金屬溫度計
原理
它利用由溫度變化引起的液體的體積膨脹來操作壓力彈簧并指示溫度。液體膨脹體積與其溫度之間的關系由立方膨脹定律給出：Vf = V0(1 + BT)其中Vf是很終體積，V0是初始體積，B是體積膨脹的平均系數T是溫度。該等式表示線性關系，當體積膨脹系數B隨溫度略微變化時，該線性關系不完全正確。工作燈泡在高壓下充滿熱液體。燈泡的溫度升高導致液體膨脹，這導致波登管或壓力彈簧的膨脹，從而指示溫度。
汞是很廣泛使用的熱液體，因為它的溫度范圍很寬。也可以使用乙醇或甲苯。這些液體的熱膨脹大約是汞的六倍，從這一觀點來看，它們的使用是有利的。水銀填充壓力溫度計的溫度限制為約-35至10000°F。
好處：
1.靈敏度更高
2.線性刻度形狀
3.沒有頭部效應
4.沒有氣壓效應
缺點:
1.浸入效果;
2.環境溫度影響。
2.Gas膨脹溫度計(氣體溫度計)
原理
它利用由溫度變化引起的氣體膨脹來操作壓力彈簧并指示溫度。很常用的氣體是氮氣。氫氣和氦氣也用作氣體溫度計中的測溫流體。有兩種主要類型的氣體溫度計，一種以恒定體積運行，另一種以恒定壓力運行。定容氣體溫度計使用更廣泛。
它基于理想的氣體方程：PV = RT，對于1摩爾的理想氣體; 其中P，V和T分別是氣體的壓力，體積和溫度，R是通用氣體常數。
由于它以恒定的音量運行，因此該等式可寫為：T或P1 / T1 = P2 /T2μP
其中P1和T1分別代表參考壓力和溫度，P2和T2分別代表未知的壓力和溫度。如果可以使用壓力計計算P2，則未知溫度T2由T2 = P2T1 / P1給出。
工作
一種簡單形式的定容氣體溫度計如圖所示。
將氣體封入燈泡B中，并通過水銀柱的水平(h)的差異記錄壓力。始終調整R處的汞含量，使其與標記重合。然后通過P2 = P1 + h給出燈泡內的氣體壓力，其中P1是大氣壓。通過使用不同的氣體溫度計，可以測量各種溫度：
氫-200℃至+ 500℃
氮+ 500℃至+ 1500℃
氦-270℃至+ 1500℃
這些溫度計可以非常精確，在0℃至100℃的0.005℃范圍內，500℃的0.1℃以及1500 的2℃范圍內。
好處：
1.與液體相比，氣體的膨脹系數非常大。因此，氣體溫度計是敏感的。
2.在相似條件下，所有氣體的系數和膨脹率相同。
3.與氣體的膨脹系數相比，溫度計的燈泡材料的膨脹系數可以忽略不計。
4.氣體在很寬的溫度范圍內均勻且有規律地膨脹。
5.與液體相比，氣體的熱容量低。因此，即使很小的溫度變化也可以準確記錄。
6.氣體可以以純凈形式獲得。
7.氣體溫度計可在很寬的溫度范圍內使用。它們適用于測量高溫和低溫。
8.用氣體溫度計測量的溫度與熱力學標度上的溫度一致。
缺點：
1.氣體溫度計不適合日常工作。它們龐大而笨重。它們只能在一個位置使用。它們主要用于標準化和校準其他溫度計。
2.環境溫度影響
3.浸入效果
3.驅動溫度計
原理
它通過部分填充燈泡的液體的蒸氣壓來運行。通過壓力彈簧測量蒸汽壓力，并且儀器根據溫度進行校準。
工作
由于蒸汽壓力僅取決于液體自由表面的溫度，因此蒸汽驅動的溫度計僅指示存在于自由表面的溫度。用于蒸氣驅動溫度計的很常用的流體包括氯甲烷，二氧化硫，乙醚，甲苯，丙烷，丁烷和己烷。其范圍完全取決于填充介質。但是，可以測量低至-500°F和高達6000°F的溫度。
好處：
1.低成本
2.易于維護
3.它不需要環境溫度補償。
4.良好的反應速度
缺點：
1.比例形狀是非線性的
2.頭部效應
3.氣壓效應
