流體的體積是流體溫度、壓力和密度的函數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)和科學研究中，僅測量體積流量是不夠的，由于產(chǎn)品質(zhì)量控制、物料配比測定、成本核算以及生產(chǎn)過程自動調(diào)節(jié)等許多應用場合的需要，還必須了解流體的質(zhì)量流量。
質(zhì)量流量計的測量方法，可分為間接測量和直接測量兩類。間接式測量方法通過測量體積流量和流體密度經(jīng)計算得出質(zhì)量流量，這種方式又稱為推導式； 直接式測量方法則由檢測元件直接檢測出流體的質(zhì)量流量。
1．間接式質(zhì)量流量計
間接式質(zhì)量流量測量方法，一般是采用體積流量計和密度計或兩個不同類型的體積流量計組合，實現(xiàn)質(zhì)量流量的測量。常見的組合方式主要有3種。
（1）節(jié)流式流量計與密度計的組合
由前述知，節(jié)流式流量計的差壓信號△p正比于，如圖1所示，密度計連續(xù)測量出流體的密度ρ，將兩儀表的輸出信號送入運算器進行必要運算處理，即可求出質(zhì)量流量為
（1）
靶式流量計的輸出信號與也成正比關(guān)系，故同樣可按上法與密度計組合構(gòu)成質(zhì)量流量計。
圖1 節(jié)流式流量計與密度計組合
密度計可采用同位素、超聲波或振動管式等連續(xù)測量密度的儀表。
（2）體積流量計與密度計的組合
如圖2所示，容積式流量計或速度式流量計，如渦輪流量計、電磁流量計等，測得的輸出信號與流體體積流量qv成正比，這類流量計與密度計組合，通過乘法運算，即可求出質(zhì)量流量為
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（3）體積流量計與體積流量計的組合
如圖3所示，這種質(zhì)量流量檢測裝置通常由節(jié)流式流量計和容積式流量計或速度式流量計組成，它們的輸出信號分別正比于和通過除法運算，即可求出質(zhì)量流量為
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圖2 體積流量計 圖3 節(jié)流式流量計和
和密度計組合其他體積流量計組合
除上述幾種組合式質(zhì)量流量計外，在工業(yè)上還常采用溫度、壓力自動補償式質(zhì)量流量計。由于流體密度是溫度和壓力的函數(shù)，而連續(xù)測量流體的溫度和壓力要比連續(xù)測量流體的密度容易，因此，可以根據(jù)已知被測流體密度與溫度和壓力之間的關(guān)系，同時測量流體的體積流量以及溫度和壓力值，通過運算求得質(zhì)量流量或自動換算成標準狀態(tài)下的體積流量。但這種測量方式不適合高壓或溫度變化范圍大的情形，因為在此條件下自動補償檢測出來的溫度、壓力很困難。
2．直接式質(zhì)量流量計
直接式質(zhì)量流量計的輸出信號直接反映質(zhì)量流量，其測量不受流體的溫度、壓力、密度變化的影響。直接式質(zhì)量流量計有許多種形式。
（1）熱式質(zhì)量流量計
熱式質(zhì)量流量計的基本原理是利用外部熱源對管道內(nèi)的被測流體加熱，熱能隨流體一起流動，通過測量因流體流動而造成的熱量（溫度）變化來反映出流體的質(zhì)量流量。
如圖4所示，在管道中安裝一個加熱器對流體加熱，并在加熱器前后的對稱點上檢測溫度。設cp為流體的定壓比熱，△t為測得的兩點溫度差，則根據(jù)傳熱規(guī)律，對流體的加熱功率p與兩點間溫差的關(guān)系可表示為
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由上式可寫出質(zhì)量流量的方程式
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圖4 熱式質(zhì)量流量計示意圖
當流體成分確定時，流體的定壓比熱為已知常數(shù)。因此由上式可知，若保持加熱功率p恒定，則測出溫差△t便可求出質(zhì)量流量；若采用恒定溫差法，即保持兩點溫差△t不變，則通過測量加熱的功率p也可以求出質(zhì)量流量。由于恒定溫差法較為簡單、易實現(xiàn)，所以實際應用較多。這種流量計多用于較大氣體流量的測量。
為避免測溫和加熱元件因與被測流體直接接觸而被流體玷污和腐蝕，可采用非接觸式測量方法，即將加熱器和測溫元件安裝在薄壁管外部，而流體由薄壁管內(nèi)部通過。非接觸式測量方法，適用于小口徑管道的微小流量測量。當用于大流量測量時，可采用分流的方法，即僅測量分流部分流量，再求得總流量，以擴大量程范圍。
（2）差壓式質(zhì)量流量計
差壓式質(zhì)量流量計是以馬格努斯效應為基礎(chǔ)的流量計，實際應用中利用孔板和定量泵組合實現(xiàn)質(zhì)量流量測量。常見的有雙孔板和四孔板與定量泵組合兩種結(jié)構(gòu)。
雙孔板結(jié)構(gòu)形式如圖5所示，在主管道上安裝結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同的兩個孔板a和b，在分流管道上裝置兩個流向相反、流量固定為q的定量泵，差壓計連接在孔板a入口和孔板b出口處。設主管道體積流量為qv，且滿足q>qv，則由圖可知，流經(jīng)孔板a的體積流量qv-q，流經(jīng)孔板b的流量為qv+q，根據(jù)差壓式流量測量原理，孔板a和b處壓差分別為
（6）
（7）
式中，k為常數(shù)；ρ為流體的密度。由上式可得
（8）
可見，孔板a、b前后的壓差δp＝p1- p3與流體質(zhì)量流量成正比，測出壓差△p便可以求出流體質(zhì)量流量。
由于雙孔板質(zhì)量流量計的定量泵流量必須大于主管道流量，并且要用兩個定量泵，在主管道流量較大時比較困難。因此，提出采用一個定量泵和四個孔板組合的改進方案。如圖6所示，從主管道流入的流量qv分成兩路，并在支路安裝相同的孔板a、c和b、d，兩個支路間安裝一個定量泵，流量為q。設流過孔板a的體積流量為qa，流過孔板b、c、d的體積流量如圖中所示。用與上述計算相同的方法，在q>qv時，可求出如下關(guān)系
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如果q<qv，則變成如下關(guān)系
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可見，四孔板與定量泵組合結(jié)構(gòu)不論q> qv，或q< qv，均可測量。
這種測量方法，適于測量液體的質(zhì)量流量，測量范圍為0.5～250 kg／h，量程比為20：1，測量準確度可達0.5％。
圖5 雙孔板差壓式質(zhì)量流量計
圖6 四孔板差壓式質(zhì)量流量計
（3）科里奧利質(zhì)量流量計
科里奧利質(zhì)量流量計（簡稱科氏力流量計）是一種利用流體在振動管中流動而產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理來直接測量質(zhì)量流量的儀表。
科氏力流量計結(jié)構(gòu)有多種形式，一般由振動管與轉(zhuǎn)換器組成。振動管（測量管道）是敏感器件，有u形、ω形、環(huán)形、直管形及螺旋形等幾種形狀，也有用雙管等方式，但基本原理相同。下面以u形管式的質(zhì)量流量計為例介紹。
圖7 科氏力流量計測量原理
圖7所示為u形管式科氏力流量計的測量原理示意圖。u形管的兩個開口端固定，流體由此流入和流出。u形管頂端裝有電磁激振裝置，用于驅(qū)動u形管，使其鉛垂直于u形管所在平面的方向以o-o為軸按固有頻率振動。u形管的振動迫使管中流體在沿管道流動的同時又隨管道作垂直運動，此時流體將受到科氏力的作用，同時流體以反作用力作用于u形管。由于流體在u形管兩側(cè)的流動方向相反，所以作用于u形管兩側(cè)的科氏力大小相等方向相反，從而使u形管受到一個力矩的作用，管端繞r—r軸扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，該變形量的大小與通過流量計的質(zhì)量流量具有確定的關(guān)系。因此，測得這個變形量，即可測得管內(nèi)流體的質(zhì)量流量。
設u形管內(nèi)流體流速為u，u形管的振動可視為繞o-o為軸的瞬時轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角速度為w若流體質(zhì)量為m，則其上所作用的科氏力為
f＝2mω×u （11）
式中，f、ω、u均為矢量，ω是按正弦規(guī)律變化的。
u形管所受扭力矩為
（12）
式中f1＝f2＝f＝|f|，r1＝r2＝r為u形管跨度半徑。
因為質(zhì)量流量和流速可分別寫為：qm＝m／t，m＝l／t，式中t為時間，則上式可寫為
（13）
設u型管的扭轉(zhuǎn)彈性模量為ks，在扭力矩m作用下，u型管產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角為θ。故有
（14）
因此，由上兩式得
（15）
u型管在振動過程中，θ角是不斷變化的，并在管端越過振動中心位置2-z時達到最大。若流量穩(wěn)定，則此最大θ角是不變的。由于θ角的存在，兩直管端p1、p2將不能同時越過中心位置z-z，而存在時間差δt。由于θ角很小，設管端在振動中心位置時的振動速度為up，（up＝ωl），則
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從而
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將上式代入式（15），得
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對于確定的流量計，式中的ks和r是已知的，故質(zhì)量流量qm與時間差△t成正比。如圖所示，只要在振動中心位置z-z處安裝兩個光電或磁電位移傳感器，測出時間差△t即可由式（18）求得質(zhì)量流量。
科氏力流量計能直接測得氣體、液體和漿液的質(zhì)量流量，也可以用于多相流測量，且不受被測介質(zhì)物理參數(shù)的影響。測量精度較高，量程比可達l00：1。