El Doppler ultrasónico es una técnica que se utiliza para medir el flujo de líquidos reflejando ondas sonoras. El astrónomo Christian Doppler sugirió por primera vez el efecto Doppler en la década de 1840, cuando descubrió que ciertas estrellas tenían colores diferentes a los esperados. Propuso que las diferencias de color se debían al hecho de que las estrellas se acercaban o se alejaban del observador, cambiando sus colores visibles. Aunque Doppler estaba estudiando la luz de las estrellas, los científicos creían que el efecto también se producía con el sonido.
Un experimento posterior con músicos en un tren en movimiento y observadores parados en una plataforma de tren confirmó la teoría de Doppler usando sonido. A medida que un objeto se mueve hacia un observador estacionario o inmóvil, las ondas sonoras se comprimen ligeramente, lo que resulta en un tono más alto que el sonido real. Una vez que el objeto alcanza al observador y se aleja, el tono aparente se vuelve más bajo, porque las ondas sonoras se estiran ligeramente.
Las ondas sonoras más largas tienen un tono más bajo y el resultado es un sonido que parece más bajo que el real. El experimento es fácil de reproducir, al escuchar un vehículo que se acerca a un observador, luego pasa y se aleja. Si el vehículo hace sonar su bocina, la bocina del vehículo que se aproxima tiene un tono más alto, que cambiará a un tono más bajo a medida que el vehículo pasa y se aleja.
Este efecto Doppler se puede utilizar en un dispositivo de medición de flujo ultrasónico. Los sonidos ultrasónicos son frecuencias muy altas por encima del rango del oído humano. Pueden atravesar muchos líquidos y tejidos humanos antes de ser absorbidos, lo que los hace útiles en diagnósticos médicos y aplicaciones industriales. Una medición de velocidad Doppler ultrasónica aprovecha el cambio de frecuencia cuando las ondas sonoras se reflejan en los líquidos en movimiento.
Los mejores resultados se obtienen cuando una unidad Doppler ultrasónica mide un líquido que contiene burbujas o partículas sólidas. Los sonidos ultrasónicos no se reflejan bien en líquidos claros o muy espesos, porque se necesita algún reflejo del sonido de regreso al receptor para medir la velocidad de la corriente de líquido. El dispositivo envía pulsos cortos de sonido de alta frecuencia y compara la señal de retorno con la de salida. Se puede calcular cualquier diferencia de frecuencia para obtener la velocidad del líquido.
Las primeras aplicaciones de la medición Doppler ultrasónica se realizaron en el campo médico, donde se utilizaron mediciones de sonido para comprobar el flujo sanguíneo en arterias y venas sin tener que realizar una cirugía. También se desarrollaron aplicaciones para controlar a un feto durante el embarazo observando los latidos del corazón y los vasos sanguíneos. Los dispositivos desarrollados a finales del siglo XX podrían mostrar un movimiento visible de las válvulas cardíacas para diagnosticar defectos y bloqueos.
En una aplicación industrial, la medición Doppler ultrasónica funciona mejor si el sonido se envía al líquido en un ángulo distinto de 90 °. Las partículas o burbujas en el líquido deben moverse hacia el dispositivo o alejarse del mismo para que pueda medir con precisión la velocidad. Se necesita una tubería llena para una medición adecuada, porque un sistema parcialmente lleno no devolverá una señal de sonido utilizable para medir la velocidad.