以往的研究认为超声波无法穿透颅骨，进而也无法检测颅内动脉血流情况，但利用脉冲波多普勒的特性可以实现穿透颅骨的目的，即脉冲式多普勒探头可以每间隔一段时间发放一次超声脉冲，此间隔时间即为脉冲波从探头到达声靶，然后再从声靶返回探头所需的时间。单位时间内发射脉冲波的次数称为脉冲重复频率（PRF）。脉冲波多普勒的这一特性使TCD能检测颅内某一特定场内的信号，从而可以检测到脑动脉内某一点的血流，并达到识别脑动脉的目的。TCD检查仪将2MHz超声波发射频率与脉冲波多普勒相结合，使得超声束穿透颅骨检测颅内动脉血流成为可能。