熱式氣體流量計采用熱擴散原理，熱擴散技術是一種在苛刻條件下性能優良、可靠性高的技術。其典型傳感元件包括兩個熱電阻（鉑RTD），一個是速度傳感器，一個是自動補償氣體溫度變化的溫度傳感器。當兩個RTD被置于介質中時，其中速度傳感器被加熱到環境溫度以上的一個恒定的溫度，另一個溫度傳感器用于感應介質溫度。流經速度傳感器的氣體質量流量是通過傳感元件的熱傳遞量來計算的。氣體流速增加，介質帶走的熱量增多。使傳感器溫度隨之降低。為了保持溫度的恒定，則必須增加通過傳感器的工作電流，此增加的部分電流大小與介質的流速成正比。
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