热分布式TMF的工作原理如图1所示，薄壁测量管3外壁绕着两组兼作加热器和检测元件的绕组2，组成惠斯登电桥，由恒流电源5供给恒定热量，通过线圈绝缘层、管壁、流体边界层传导热量给管内流体。边界层内热的传递可以看作热传导方式实现的。在流量为零时，测量管上的温度分布如图下部虚线所示，相对于测量管中心的上下游是对称的，由线圈和电阻组成的电桥处于平衡状态；当流体流动时，流体将上游的部分热量带给下游，导致温度分布变化如实线所示，由电桥测出两组线圈电阻值的变化，求得两组线圈平均温度差ΔT。便可按下式导出质量流量qm，即


 

式中 cp -------被测气体的定压比热容；
          A  -------测量管绕组（即加热系统）与周围环境热交换系统之间的热传导系数；
          K  -------仪表常数。

在总的热传导系数A中，因测量管壁很薄且具有相对较高热导率，仪表制成后其值不变，因此A的变化可简化认为主要是流体边界层热导率的变化。当使用于某一特定范围的流体时，则A、cp均视为常量，则质量流量仅与绕组平均温度差成正比，如图2 Oa 段所示。 Oa段为仪表正常测量范围，仪表出口处流体不带走热量，或者说带走热量极微；超过a点流量增大到有部分热量被带走而呈现非线性，流量超过b点则大量热量被带走。
   测量管加热方式大部分产品采用两绕组或三绕组线绕电阻；除管外电阻丝绕组加热方式外还有利用管材本身电阻加热方式，如表1所示。测量管形状有直管形，还有∏字形结构，三绕组中一组在中间加热，两组分绕两臂测量温度。
测量管加热和检测方式

式中 H/L -------单位长度热散失率，J/m•h;
ΔT--------热丝高于自由流束的平均升高温度，K；
λ --------流体的热导率，J/h•m•K;
cV---------定容比热容，J/kg•k;
ρ---------密度，kg/m³;
U---------流体的流速，m/h;
d--------热丝直径，m.
两温度传感器（热电阻）分别置于气流中两金属细管内，一热电阻测得气流温度T；另一细管经功率恒定的电热加热，其温度Tv高于气流温度，气体静止时Tv最高，随着质量流速ρU增加，气流带走更多热量，温度下降，测得温度差ΔT=Tv-T.这种方法称作“温度差测量法”或“温度测量法”。
消耗功率P和温度差ΔT如式3所示比列关系，式中B, C, K均为常数，K在 ~ 之间。从式2便可算出质量流速，乘上点流速于管道平均流速间系数和流通面积的质量流量qm

优点
热分布式TMF可测量低流速（气体0.02~2m/s）微小流量；浸入式TMF可测量低~中偏高流速(气体2~60m/s)，插入式TMF更适合于大管径。
    TMF无活动部件，无分流管的热分布式仪表无阻流件，压力损失很小；带分流管的热分布式仪表和浸入性仪表，虽在测量管道中置有阻流件，但压力损失也不大。
    TMF使用性能相对可靠。与推导式质量流量仪表相比，不需温度传感器，压力传感器和计算单元等，仅有流量传感器，组成简单，出现故障概率小。
    热分布式仪表用于H2 、N2 、O2、CO 、NO等接近理想气体的双原子气体，不必用这些气体专门标定，直接就用空气标定的仪表，实验证明差别仅2%左右；用于Ar、He等单原子气体则乘系数1.4即可；用于其他气体可用比热容换算，但偏差可能稍大些。
     气体的比热容会随着压力温度而变，但在所使用的温度压力附近不大的变化可视为常数。
缺点
热式质量流量计响应慢。
    被测量气体组分变化较大的场所，因cp值和热导率变化，测量值会有较大变化而产生误差。
    对小流量而言，仪表会给被测气体带来相当热量。
    对于热分布式TMF，被测气体若在管壁沉积垢层影响测量值，必须定期清洗；对细管型仪表更有易堵塞的缺点，一般情况下不能使用。
    对脉动流在使用上将受到限制。
    液体用TMF对于粘性液体在使用上亦受到限制。