以往的研究認為超聲波無法穿透顱骨，進而也無法檢測顱內動脈血流情況，但利用脈沖波多普勒的特性可以實現穿透顱骨的目的，即脈沖式多普勒探頭可以每間隔一段時間發放一次超聲脈沖，此間隔時間即為脈沖波從探頭到達聲靶，然后再從聲靶返回探頭所需的時間。單位時間內發射脈沖波的次數稱為脈沖重復頻率（PRF）。脈沖波多普勒的這一特性使TCD能檢測顱內某一特定場內的信號，從而可以檢測到腦動脈內某一點的血流，并達到識別腦動脈的目的。TCD檢查儀將2MHz超聲波發射頻率與脈沖波多普勒相結合，使得超聲束穿透顱骨檢測顱內動脈血流成為可能。