叶轮式质量流量计由两个涡轮组成，其结构如图6-30所示。在同一轴线上前后安装两个叶片倾角分别为θ和θ的叶轮，两叶轮之间利用扭簧连接。当流体通过流量计时，由于两叶片倾角不同，所以在两叶轮处产生的推动力矩也不同，这个力矩差使得两叶轮之间会产生一个偏移角α，由此在扭转弹簧上产生一个扭转力矩来平衡两叶轮上的力矩差，整个叶轮组作为一个整体旋转。
在叶轮上安装信号发生器，叶轮每旋转一周，检测器将检测到一个脉冲信号。通过对两叶轮的脉冲信号之间的时间差计数，测得叶轮旋转这一偏移角α所需的时间差△t，就可测得流体的质量流量。
如果两叶轮的叶片倾角分别为θ和θ，则当流体通过两叶轮时，它们受到的力矩差△T为ρqvu(Ktanθ - Ktanθ)。对于一确定的流量计，K、K、θ、θ均为常数，所以可将上式写成：
从结构图中可以看出，两叶轮之间有扭簧相连，因此，上述两叶轮上作用的力矩差△T可以通过扭转弹簧的扭矩来平衡。为了平衡这个力矩差△T，两叶轮之间必然会产生一个偏移角α，显然，角α与所受的力矩差△T成正比，即：
而整个叶轮组是一个整体，由涡轮流量计原理可知，在一定的流量范围内，叶轮组的旋转角速度ω与流体流速成正比关系，即ω=Ku。所以，整个叶轮组转过两叶轮偏移角α所需的时间△t可以表示为：
由上式可知，只要测出流量计叶轮组转过偏移角α所需的时间△t，就可以测得通过流量计的质量流量qm，两者成正比关系。
