本发明涉及地面防热试验技术领域，具体公开了一种基于非稳态传热模型的新型热流传感器。该传感器中圆柱体结构的感应元件底部开有两个盲孔，且两个盲孔与上表面的厚度存在差异，铠装K型热电偶Ⅰ以及铠装K型热电偶Ⅱ分别焊接在感应元件中的盲孔底部；无氧铜热沉体上端为圆柱体基体结构，其上开有与感应元件中盲孔相匹配的通孔，无氧铜热沉体穿过铠装K型热电偶Ⅰ以及铠装K型热电偶Ⅱ，并与感应元件底部固定连接，圆柱套套在感应元件外部，并与无氧铜热沉体中基体固定连接，并在圆柱套与感应元件之间形成环状间隙。该传感器测温点没有暴露于高温流场中，能够应用于高温、强气流冲刷的流场测试环境中，满足较高空间分辨率及短时热流分布测试。