气动薄膜调节阀是气动单元组合仪表的执行机构部分，用来改变输送管道上流体的流量，以达到调节流量、液面、压力或温度的目的。在空分设备中，常用在液空量、液氮量和透平膨胀机膨胀量的调节，以及氮水预冷器水量的调节。
气动薄膜调节阀由气动薄膜执行机构和调节阀两部分组成。气动薄膜执行机构由上下膜盒、波纹膜片、压缩弹簧、推杆等组成。当调节器或手动操作器的信号压力进入由膜盒膜片构成的膜室时，在膜片上产生推力，使推杆移动，弹簧压缩。当弹簧产生的反作用力与薄膜的推力平衡时，推杆停止移动。一般薄膜调节机构的信号压力为0.02～0.1MPa或0.04～0.2MPa。即当信号压力为0.02(或0.04)MPa时，推杆开始动作；当信号为0.1(或0.2)MPa时，推杆走完全行程。薄膜调节机构又分为正作用式和反作用式两种。正作用式的信号压力由膜片上部引入，当信号压力增大时，膜片带动推杆向下移动；反作用式是将信号压力由膜片下部引入，信号压力增大时，推杆向上移动。
调节阀由阀盖、阀芯，阀座、阀杆、填料函等组成。阀杆上端与薄膜机构推杆下端相连，推杆带动阀杆移动，使阀芯移动，改变了阀芯与阀座间流体的流通面积，从而改变了流体的流量，达到调节的目的。
调节阀的上阀盖形式有普通型(适用工作温度为-20～225℃)、散热型(适用于-60～450℃)和长颈型(适用于-250～-60℃)。流体的温度越低，阀套、阀杆应越长。
调节阀又分为单座阀和双座阀两种。单座阀适用于低压差的场合；双座阀适用于压差较大的场合。
气动薄膜调节阀备有手轮机构，在气源中断时可以随时进行手动调整。有的还配有阀门定位器，可以提高调节阀的调节性能。
当薄膜调节阀的前后压差不变时，介质流过阀门的相对流量和阀门的相对开度间的关系称为流量特性。相对流量一某一开度时流量/全开时最大流量；相对开度一某一开度时阀杆行程/全开时阀杆行程。目前我国生产的调节阀有三种流量特性：直线型、对数型(等百分比型)、抛物线型。等百分比型的特点是当阀杆移动相同距离时，流量小时，流量的变化也小；流量大时，流量的变化也大。实践证明，此种特性有较强的适应性。一般空分设备中对液面、压力、流量和温度的调节都采用等百分比型。
