超聲經顱多普勒血流分析儀(TCD)之所以能夠無創地探測到顱骨內血管的血流情況，其背后是基于經典的物理學原理——“多普勒效應”。

多普勒效應是指當波源和觀察者(或接收器)之間有相對運動時，觀察者接收到的波的頻率會發生變化。一個常見的例子是：當一輛鳴笛的救護車向我們駛來時，笛聲音調會變高(頻率變高);遠離我們時，音調會變低(頻率變低)。

超聲經顱多普勒血流分析儀正是巧妙地應用了這一原理：

1.  發射超聲波： 儀器的探頭(換能器)會發射一束固定頻率的超聲波，這束超聲波能夠穿透顱骨較薄的部位(稱為“聲窗”，如顳窗、眼窗、枕窗)。

2.  接收回聲： 超聲波在顱內傳播時，會遇到流動的血細胞。血細胞作為運動的“目標”，會將超聲波反射回探頭。

3.  頻率分析： 當血細胞流向探頭時，反射回來的超聲波頻率會升高;當血細胞流離探頭時，反射回來的超聲波頻率會降低。這個頻率的變化量，被稱為“多普勒頻移”。

4.  計算血流速度： 多普勒頻移的大小與血細胞的流動速度成正比。血流速度越快，頻移量就越大。TCD內部的計算機系統通過正確測量這個頻移量，再結合已知的超聲波發射頻率和聲束與血管之間的角度，就可以計算出血液的流動速度。

除了速度，超聲經顱多普勒血流分析儀還能通過分析回波信號的頻譜形態、聲頻特征等，來判斷血流方向、血管阻力等更多信息。因此，整個TCD技術是一個將物理現象、電子信號處理和醫學應用良好結合的典范。