測定材料尺寸隨溫度的變化關系。對陶瓷來說，感興趣的通常是高溫段的熱膨脹行為。很多材料加熱或冷卻時的尺寸變化決定了這種材料的用途，加工的尺寸和形狀，與其它材料的匹配，以及為最佳工藝條件提供數據。這些工藝條件包括材質成份，可以加工的尺寸和形狀以及燒成制度。
操作熱膨脹儀時，樣品置于一陶瓷樣品室中，一端與自由懸掛的傳感桿接觸，熔融石英管和傳感桿通常用于室溫到1000℃。若溫度接近1400℃或以上，通常選擇的材料是高純氧化鋁。樣品室置于溫度精確變化和控制的爐中，當樣品隨溫度變化伸長或收縮，傳感桿將長度的變化(△L)傳給線性變化差示傳感器的線圈，傳感器將位移量(△L)轉換成一正比的電壓訊號，用X-Y模擬記錄儀或A/D轉換器記錄△L和溫度，然后顯示在計算機屏幕上，如果這些信息存在計算機中，其數據可使用各種軟件程序來分析。
