温度出现阶段变化时，热电偶的输出变化至相当于该阶段的某个规定百分数所需的时间称为热电偶的响应时间。测量热电偶的热响应时间比较复杂，不同的实验条件会有不同的测量结果，这是因为它受热电偶与周围介质的换热率影响，换热率高，则热响应时间就短。
工业用热电偶在温度出现阶段变化时，热电偶的输出变化至相当于该阶段的某个规定百分数所需的时间称为热电偶的响应时间。
热电偶在测量温度时，其插入到被测介质部分包括：保护管、绝缘管、空气隙、热电板等。它们都具有一定的热容量和热传导的电阻，所以当热电偶插入阶段变化的温度场中，热电偶指示的温度不会产生突然的变化，而是按指数规律逐渐上升或下降。这是因为热电偶首先要吸收热量使其温度升高，同时还要通过热传导将热量传递到热电偶的测量端，测量端受热后温度升高，热电偶回路才有热点势产生，仪表才能指示出温度来，这个过程需要一段时间，这就是热电偶的热惰性。由于热惰性的存在，热电偶插入被测介质后，其稳定的温度指示值不能立即指示出来，而是逐渐上升，直到测量端吸热放热达到平衡后，才能具有稳定的温度指示值。在热电偶插入被测介质后到指示值稳定以前的整个不稳定过程中，热电偶的瞬时指示值与稳定后的指示值存在偏差，这个偏差称热电偶动态响应误差。
在温度出现阶跃变化时，热电偶的输出变化至相当于该跃变化时的50%所需的时间称为热相应时间，用τ0.5表示。
热响应时间τ0.5参考表：
套管直径 （ mm）
接壳式
绝缘式
3.0
0.6
1.2
4.0
0.8
2.5
5.0
6.0
2.0
8.0
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