熱膨脹分析儀是在一定的溫度程序、負載力接近于零的情況下，測量樣品的尺寸變化隨溫度或時間的函數關系的儀器。
熱膨脹系數物體由于溫度改變而有脹縮現象，其變化能力以等壓(p一定)下，單位溫度變化所導致的體積變化，即熱膨脹系數表示熱膨脹系數：α=ΔV/(V*ΔT)。式中ΔV為所給溫度變化ΔT下物體體積的改變，V為物體體積。嚴格說來，上式只是溫度變化范圍不大時的微分定義式的差分近似；準確定義要求ΔV與ΔT無限微小，這也意味著熱膨脹系數在較大的溫度區間內通常不是常量。當溫度變化不是很大時，α就成了常量，利用它，可以把固體和液體體積膨脹表示如下：Vt=V0(1 3αΔT)。而對理想氣體，Vt=V0(1 0.00367ΔT)。Vt、V0分別為物體末態和初態的體積，對于可近似看做一維的物體，長度就是衡量其體積的決定因素，這時的熱膨脹系數可簡化定義為單位溫度改變下長度的增加量與的原長度的比值，這就是線膨脹系數。對于三維的具有各向異性的物質，有線膨脹系數和體膨脹系數之分。如石墨結構具有顯著的各向異性，因而石墨纖維線膨脹系數也呈現出各向異性，表現為平行于層面方向的熱膨脹系數遠小于垂直于層面方向。宏觀熱膨脹系數與各軸向膨脹系數的關系式有多個，普遍認可的：α=Aαc(1-A)αa，αa，αc分別為a軸和c軸方向的熱膨脹率，A被稱為“結構端面”參數。
材料的熱膨脹性能與其結構和鍵強度密切相關。強度高的材料具有低的熱膨脹系數(如SiC材料)。對于組成相同的材料，由于結構不同，其熱膨脹系數也不同。通常結構緊密的晶體，熱膨脹系數都比較大，而無定形的玻璃，則一般具有較小的熱膨脹系數。對于氧離子緊密堆積結構的氧化物，線膨脹系數一般較大。在非同向性晶體(非等軸晶系)中，其熱膨脹的各向異性特別明顯，各晶軸方向的熱膨脹系數不等。在結構上高度各向異性的材料，其體積膨脹系數都很小。
耐火材料的熱膨脹性取決于其化學組成、礦物組成及微觀結構，同時也隨溫度區間的變化而不同。耐火材料的熱膨脹對其抗熱震性及體積穩定性有直接的影響，是生產(制定燒成制度)、使用耐火材料時應考慮的重要性能之一。對于熱膨脹大的以及存在多晶轉變的耐火材料，在高溫下使用時由于膨脹大，為抵消熱膨脹造成的應力，要預留膨脹縫。線膨脹率和線膨脹系數是預留膨脹縫和砌體總尺寸結構設計計算的關鍵參數。
熱膨脹分析儀可測量固體、熔融金屬、粉末、涂料等各類樣品，廣泛用于無機陶瓷、金屬材料、塑膠聚合物、建筑材料、涂層材料、耐火材料、復合材料等領域。
