Doppler ultrasonik adalah teknik yang digunakan untuk mengukur aliran cairan dengan memantulkan gelombang suara. Astronom Christian Doppler pertama kali menyarankan efek Doppler pada tahun 1840-an, ketika ia menemukan bahwa bintang-bintang tertentu memiliki warna yang berbeda dari yang diperkirakan. Dia mengusulkan bahwa perbedaan warna disebabkan oleh fakta bahwa bintang bergerak menuju atau menjauh dari pengamat, mengubah warna yang terlihat. Meskipun Doppler sedang mempelajari cahaya bintang, para ilmuwan percaya bahwa efeknya juga terjadi dengan suara.
Eksperimen selanjutnya menggunakan musisi di kereta yang bergerak dan pengamat yang berdiri di platform kereta mengkonfirmasi teori Doppler menggunakan suara. Saat sebuah objek bergerak menuju pengamat yang diam atau tidak bergerak, gelombang suara dikompresi sedikit, menghasilkan nada yang lebih tinggi daripada suara sebenarnya. Setelah objek mencapai pengamat dan bergerak menjauh, suara semu menjadi lebih rendah nadanya, karena gelombang suara sedikit meregang.
Gelombang suara yang lebih panjang memiliki nada yang lebih rendah, dan hasilnya adalah suara yang muncul lebih rendah dari yang sebenarnya. Eksperimen ini mudah direproduksi, dengan mendengarkan kendaraan yang datang ke arah pengamat, lalu lewat dan menjauh. Jika kendaraan membunyikan klaksonnya, klakson kendaraan yang mendekat memiliki nada yang lebih tinggi, yang akan berubah menjadi nada yang lebih rendah saat kendaraan lewat dan menjauh.
Efek Doppler ini dapat digunakan dalam perangkat pengukur aliran ultrasonik. Suara ultrasonik adalah frekuensi yang sangat tinggi di atas jangkauan pendengaran manusia. Mereka dapat melewati banyak cairan dan jaringan manusia sebelum diserap, yang membuatnya berguna dalam diagnosa medis dan aplikasi industri. Pengukuran kecepatan doppler ultrasonik memanfaatkan pergeseran frekuensi ketika gelombang suara dipantulkan dari cairan yang bergerak.
Hasil terbaik diperoleh ketika unit doppler ultrasonik mengukur cairan yang mengandung gelembung atau partikel padat. Suara ultrasonik tidak dipantulkan dengan baik dari cairan bening atau sangat kental, karena beberapa pantulan suara kembali ke penerima diperlukan untuk mengukur kecepatan aliran cairan. Perangkat mengirimkan pulsa pendek suara frekuensi tinggi, dan membandingkan sinyal kembali dengan yang keluar. Setiap perbedaan frekuensi dapat dihitung untuk mendapatkan kecepatan cairan.
Aplikasi awal pengukuran ultrasonik doppler adalah di bidang medis, di mana pengukuran suara digunakan untuk memeriksa aliran darah di arteri dan vena tanpa harus melakukan operasi. Aplikasi juga dikembangkan untuk memeriksa janin selama kehamilan dengan melihat detak jantung dan pembuluh darah. Perangkat yang dikembangkan pada akhir abad ke-20 dapat menunjukkan pergerakan katup jantung yang terlihat untuk mendiagnosis cacat dan penyumbatan.
Dalam aplikasi industri, pengukuran doppler ultrasonik bekerja paling baik jika suara dikirim ke cairan pada sudut selain 90°. Partikel atau gelembung dalam cairan harus bergerak menuju atau menjauh dari perangkat agar dapat mengukur kecepatan secara akurat. Pipa penuh diperlukan untuk pengukuran yang tepat, karena sistem yang terisi sebagian tidak akan mengembalikan sinyal suara yang dapat digunakan untuk mengukur kecepatan.