熱式質量流量計是基于熱量在流體中的傳遞進行測量的，根據熱力學原理的不同可以分為熱分布式質量流量計和熱擴散式質量流量計兩種。熱分布式質量流量計作為一種非接觸式儀表，適用于小口徑微小流量的測量；熱擴散式質量流量計作為一種插入式儀表，其傳感器放置于管道中間，適用于較大口徑流量的測量。
1、熱分布式質量流量計
熱分布式質量流量計基于流體流動轉移熱量從而改變前后管壁溫度分布的原理而工作的，其測量原理如圖1.1所示。傳感器部分由一個加熱器和兩個測溫元件構成，加熱元件布置在管道中間并進行恒功率加熱，兩個測溫元件對稱布置在加熱元件的上下游測量管壁溫度。
當流速為零時，加熱元件兩端溫度分布相同，此時管壁溫度分布如圖1.2中藍線所示。當流速不為零時，流體流動將上游管壁的熱量傳輸到下游管壁，從而改變管壁的溫度分布，此時管壁溫度分布如圖1.2中紅線所示。在一定流量范圍內，測溫元件之間的溫差T與被測流量Q之間成線性關系。因此，通過測量兩個測溫元件之間的溫度差便可直接計算出對應的流量。
熱分布式質量流量計可測極微小流速且分辨率高，傳感器安裝在管道上且與流體不接觸，避免了流體的壓力損失。此后，在熱分布式質量流量計基礎上，通過改進發展出毛細管式熱式質量流量計，在其主管道附近增加了一個直徑小得多的旁路管道，傳感器安裝在此旁路管道上，一部分被測介質通過旁路進行流動并改變此旁路的溫度分布。
2、熱擴散式質量流量計
熱擴散式質量流量計基于金氏定律，其傳感器被不銹鋼鋼套包裹并插入到管道中間，一個傳感器測量流體的溫度，稱為測溫探頭，另一個傳感器被用來加熱，稱為測速探頭。在流體流速穩定時，流體流動帶走的熱量與電路提供的加熱熱量相等實現熱平衡，根據加熱功率或探頭之間的溫差與質量流量之間的關系便可計算出質量流量，熱擴散式質量流量計的使用與測量方法如圖1.3所示。
熱擴散式質量流量計傳感器無可動部件，被測流體壓力損失較小，可測流速范圍較大，可以實現100：1甚至是1000：1的量程比，因而在化工、發電和通風測量等領域中得到了廣泛應用。
根據測量方法的不同，熱擴散式流量計又可以分為恒功率和恒溫差型兩種，兩者在傳感器設計、信號調理電路和信號處理方法等方面具有較大的差異。
