热式质量流量计是根据测速仪的有关原理，基于插入流体中的加热元件与流动的流体(气体)之间的对流换热原理构成的。
热式质量流量计插入管道中心部位的是两个敏感元件，一个是测速加热元件r6(v)，另一个是气体温度变化补偿元件r5(t)，均用基准级铂电阻丝绕制而成。这两个元件与若干固定电阻组成测量电桥。r3和r4是固一电阻，并且r4 r3，r6(v) r5(t)，因而通过r6(v)的电流比通过r5(t)的电流大得多。电桥的不平衡电压由运算放大器检测放大，经pid调整电路后驱动达林顿管产生桥路电流，主要是r6(v)的加热电流。
热式质量流量计通过这种反馈控制电路，使r6(v)的加热电流随管道煤气流速v的提高而加大，并保持加热温度与被测煤气温度之差恒定。加热电流的变化通过桥臂电阻r4两端的电压变化反映出来，经放大输出电压u1后送a/d变换电路。r8用于调整零点，使u1输出值为0v，对应管道煤气零流速。r2用于调整量程，使u1输出值为5v，对应被测管道煤气流速上限。u1-v特性曲线与恒温式测速仪的静态特性曲线一致。
由此可知，该煤气热式质量流量计在低流速时有很高的灵敏度，可测流速范围为0.05~50nm/s。输出电压u1通过a/d实现模数转换，其后接数字线性化单元，它是固化在一片eprom芯片中的由u1-v对应数据组成的表格，该数据表格经实流标定后得出。仪表工作时根据u1的a/d数字量(文中简称热式码n)作地址查表获得标准状况下的体积流量，经单片机数据处理后送显示器可直接读取被测管道煤气瞬时流量q和累积流量。
当管道中无煤气流过时，流量电桥处于平衡状态，输出值为0，代表被测煤气零流量；而当管道中有微弱煤气通过时，就立刻引起电桥的不平衡，测得的输出电压表征对应的煤气流量值，这样从根本上解决了煤气小流量漏计问题。为了解决测量传感器的动态响应问题，在热式质量流量计测量线路设计中采用了副电桥技术，提高了仪表的灵敏度。