热膜式空气质量流量传感器响应速度较快，测量范围宽，可靠性高，广泛应用于发动机空燃比的测量。但是，这种传感器的动态非线性问题影响了进气量测量的精度。采用基于多幅值阶跃信号的Hammerstein模型和两步辨识方法描述了传感器的特性。通过动态标定实验，得到不同幅值的阶跃输入、输出数据。根据幅值，用最小二乘拟合方法确定非线性系数，由输入数据和非线性系数得到静态非线性环节的输出。根据输出数据，运用线性自回归方法得到动态线性环节的传递函数。这样就建立起块联形式的动态非线性模型，有利于传感器动态非线性的校正。建模结果表明，动态非线性模型比线性模型可更准确地描述传感器的特性。

汽车功率、燃油消耗和排放取决于空燃比，电子燃油喷射系统使得空燃比调整到最佳状态。进入汽缸的空气质量必须准确测量，这样可以提供准确的燃油量。通过讨论热膜空气质量流量计的基本原理与热膜传感器的传热过程，设计了一种热膜空气质量流量计的电路，电路中通过调整起始电位与非线性曲线使得适应不同发动机的最佳功率曲线。根据汽车这一特定的环境，在设计热膜式空气质量流量计时采用了汽车级集成电路，贴片电阻防冲击保护。实验测试结果表明：精度与重复性都满足要求。

用热膜测模型表面摩擦应力，在风洞试验中已得到广泛的应用，但在飞试验中，由于大气温度与地面温度有很大差异，因此传统的校方法无法应用。本文通过对热膜的传热机理进行分析，找到一种温度修正方法。此方法用于飞行试验中，得到较好的结果。