超声波脉冲多普勒流量计的压电换能器发送具有脉冲持续时间为Tpulse的一组脉冲超声波，由其自身的频率f0设定，而频率f0又由换能器的尺寸、材料等等定义。这些脉冲波以一定的重复TPRF发送（PRF=脉冲重复频率），其周期对应于对接收信号进行采样所需的时间。
空间分辨率由空间的temporal gate（门）表示。该门呈现对应于物理距离的时间位置Tp和对应于假定为锥形圆柱体的体积的时间帧Tf。在回波模式下，由于存在反射体（颗粒、气泡等等），信号被反向散射；因此，Tp和Tf的值直接为我们提供了后向散射信号的定位，然后可以对其进行分析以确定速度。与连续多普勒流量计相同，脉冲多普勒使用多普勒效应来计算定义帧中的速度：
脉冲多普勒方法受到某些约束的限制。最大可测量频率受脉冲重复频率的限制。有以下关系（奈奎斯特定律）：
综上所述，与连续多普勒相同，脉冲多普勒也是基于多普勒效应：向水中发射脉冲超声波，超声波遇到水中颗粒后反射；脉冲多普勒流量计接收到的反射波的频率将发生变化。脉冲多普勒流量计将记录这个频率的变化值，并根据Tp和Tf确认反射颗粒的位置信息；结合多普勒效应，计算出颗粒的运动速度，并计算得到流量。
脉冲多普勒比连续多普勒多了颗粒的位置信息，提高了流量测量精度。
与连续被多普勒相同，脉冲多普勒也是基于多普勒效应，同样有如下的缺点：
☒ 测量精度受颗粒浓度影响；
☒ 实际为点流速，而非断面流速；
☒ 信号穿透深度受奈奎斯特限制影响；
☒ 流速由统计确定最终结果，而非实际测量结果；
☒ 需要稳定的流场条件；
☒ 需要定期校正，通过比较测量进行校准。
