本发明公开了一种基于NV色心的阵列式表头及温度传感装置，对温度传感装置表头中的内含NV色心金刚石颗粒、激发光路、检测光路和微波馈送等关键部件进行了一体化设计，由光纤束和金刚石颗粒的配合形成阵列式表头，并最终通过阵列式表头与各关键子系统形成具有高空间分辨率高测量灵敏度的NV色心温度测量装置。本发明属于量子温度测量技术与光纤阵列技术的融合交叉领域，极大地减小了NV色心温度传感装置体积，提高了表头集成度和测量可靠性，拓展了NV色心相关技术在热成像等领域的应用。