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高速熱電偶既可以用于高速溫度測量，也可以用于熱流測量。由于熱電偶頭端直徑僅為1.5mm，故可以安裝在火箭頭錐、風洞表面測試數據，不會破壞被測試的熱場。
1、快速響應表面熱流測量，通過連續或間斷測量金屬壁表面實際溫度，可利用反向熱傳導等方法計算表面熱流。快速響應能力及超小傳感器直徑，可在持續時間僅數微秒的測試中實現對超小金屬模型的多點熱流量測量。這一方法可為超高速風洞熱傳遞研究項目節約可觀的成本。
2、表面溫度和熱流應用，為準確的測量快速變化的表面溫度，傳感器的存在不應影響所測表面的溫度；另外，當表面暴露于對流加熱或冷卻時，傳感器不應影響表面連續性，以確保不改變對流熱傳遞。通過確保同軸傳感器的熱電偶結點與壁表面齊平，可實現這兩點。這樣，傳感器就可準確測量傳感器表面溫度。
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