زمانی که موج صوتی با فرکانس مشخصی به یک مانع که دارای سرعت نسبی نسبت به فرستنده است برخورد میکند و بازتاب میشود، فرکانس آن به علت اثری به نام اثر داپلر تغییر میکند. میزان این تغییر فرکانس و افزایش یا کاهش آن بستگی به جهت حرکت مانع و سرعت نسبی فرستنده و مانع دارد. میتوان با استفاده از این پدیده سرعت جریان هایی که دارای ذرات بازتاب دهنده(reflector or scatter) می باشد را اندازه گیری نمود. ذرات بازتابنده می تواند موارد مختلفی از جمله ذرات جامد یا حباب های گاز باشند. موج ارسالی پس از برخورد به ذرات یا حباب های موجود در سیال دچار شیفت فرکانسی می شود. با اندازه گیری این شیفت فرکانس و با استفاده از فرمول زیر سرعت حرکت ذرات بدست می آید:

 

 

در این رابطه شیفت فرکانسی (شیفت داپلر)،  سرعت ذرات،  فرکانس فرستنده، سرعت صوت در محیط  وزاویه بین موج ورودی به محیط و جهت حرکت ذره است.

`

 

در صورتی که جریان همگن باشد و فاز پراکنده نسبت به فاز غالب لغزشی نداشته باشد، سرعت حرکت ذرات بازتابنده همان سرعت حرکت سیال می باشد. بدین ترتیب می توان سرعت متوسط سیال را در یک مقطع بدست آورد.

از مزایا فلومتر های داپلر میتوان به غیر مخرب و قابل حمل بودن آنها اشاره کرد. برای استفاده از این فلومتر ها بر خلاف فلومتر های دیگر نیازی به تغییر بخشی از مسیر جریان نیست و میتوان آنها را به راحتی بر روی لوله ها نصب کرد. محل نصب جریان سنج های داپلر دارای شرایطی است. من جمله این شرایط این است که لوله دارای منافذ هوا، تخلخل و خوردگی در محل نصب نباشد زیرا بر دقت این جریان سنج ها تاثیر میگذارد. یکی دیگر از نکات مورد نظر هنگام نصب این فلومتر ها این است که  این فلومتر ها به میزان کافی (درج شده در راهنماي محصول) از المان های تغییر جریان (زانویی، شیر و...) دور باشند.

 دو نوع مختلف فلومتر داپلر وجود دارد:

·    فلومتر داپلر CWUD (فلومتر داپلر با موج پیوسته)

·      فلومتر داپلر PWUD (فلومتر داپلر با موج پالسی ناپیوسته)

فلومتر داپلر CWUD با ارسال یک موج آلتراسونیک پیوسته و بر اساس سنجش تغییر فرکانس موج  بازتاب شده از حباب ها یا ذرات ریز داخل جریان عمل میکند. این فلومتر دارای دو ترنسدیوسر است. یکی از آنها به عنوان فرستنده، موج آلتراسونیک با فرکانس مشخصی را به صورت پیوسته به سمت جریان می‌فرستد و دیگری به عنوان گیرنده، موج بازتاب شده از سطح حباب ها یا ذرات ریز داخل جریان را دریافت میکند. در نهایت با مقایسه تغییر فرکانس موج برگشتی، سرعت این ذرات از طریق رابطه شیفت داپلر به دست می‌آید.نحوه قرار گیری پراب های فلومتر داپلر CWUD به دو صورت میتواند باشد. روش اول این است که آنها در مقابل هم و در دو سمت متفاوت لوله قرار داده شوند. در این حالت حجم نمونه در وسط لوله است و سرعت متوسط ذرات وسط لوله اندازه گیری میشود. به همین دلیل در این حالت نیاز است تا جریان به طور یکنواخت در مقطع لوله توزیع شده باشد. حالت دوم این است که پراب ها هر دو در یک سمت لوله قرار داده شوند. در این حالت، در صورت طراحی صحیح، حجم نمونه شامل تمام مقطع لوله و مرز بالایی آن میشود. این حالت برای لوله های افقی مناسب‌تر است زیرا در لوله های افقی حباب های هوا به علت گرانش در قسمت بالایی لوله جمع می‌شوند. در شکل زیر تصویری از این دو روش آمده است.

 

 

فلومتر داپلر PWUD نیز دارای یک ترنسدیوسر است که هم به عنوان فرستند و هم گیرنده عمل میکند. این فلومتر با فرستادن یک پالس کوتاه صوتی به سمت جریان و دریافت موج بازتاب شده از آن، علاوه بر اینکه سرعت جریان (سرعت ذرات متحرک) را اندازه‌گیری میکند، می‌تواند محل قرار گیری این ذرات را نیز تشخیص دهد و در نتیجه پروفیل سرعت در راستای موج فرستاده شده را به دست می‌آورد. طراحی و ساخت این مدل از فلومترهای داپلر پیچیده و گران تر می باشد. یکی از کاربرد های PWUD در فلومتر های ADCP می باشد که در کاربرد های دریایی استفاده می شود.

یکی از کاربردهای فلومتر داپلر اندازه گیری جریان دوفاز مایع و گاز می باشد. برای این منظور، فلومتر داپلر با یک فلومتر اختلاف فشاری ترکیب می شود. با ترکیب اطلاعات استخراج شده از این دو فلومتر می توان کسر حجمی و دبی هر یک از فازها را بدست آورد.