在温度出现阶跃变化时，热电偶或热电阻的输出变化至相当于该阶跃变化的某个规定百分数所需的时间，通常以τ表示。这就是热响应时间。
我们该如何测量热电偶的热响应时间呢？
因为测量热电偶的热响应时间比较复杂，不同的试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。为了使热电偶产品的热响应时间具有可比性，国家标准规定：热响应时间应在专用水流试验装置上进行。该装置的水流速度应保持0.4±0.05m/s，初始温度在5-45℃的范围内，温度阶跃值为40-50℃。在试验过程中，水的温度变化应不大于温度阶跃值的±1%。被试热电偶的置入深度为150mm或设计的置入深度（选其中较小值并在试验报告中注明）。由于该装置比较复杂，目前只有极少数单位有这套设备，故国家标准中规定允许生产厂与用户协商，可采用其他试验方法，但所给数据必须注明试验条件。由于b型热电偶在室温附近热电势很小，热响应时间不容易测出，因此国家标准规定可采用同规格的s型热电偶的热电极组件替换其自身的热电极组件，然后进行试验。试验时应记录热电偶的输出变化至相当于温度阶跃变化50%的时间t0.5，必要时可记录变化10%的热响应时间t0.1和变化90%的热响应时间t0.9。所记录的热响应时间，应是同一试验至少三次测试结果的平均值，每次测量结果对于平均值的偏离应在±10%以内。此外，形成温度阶跃变化所需的时间不应超过被测试热电偶的t0.5的十分之一。记录仪器或仪表的响应时间不应超过被试热电偶的t0.5的十分之一。