超声波风速仪的原理是测量超声波脉冲在两个探头之间传播的时间来计算空气移动的速度，也就是风速。
当空气移动时，超声波在两个探头之间的时间会变长或变短。超声波在空气里就像水里的鱼，水的流动方向，顺流而下或逆流而上，会影响鱼行进的速度。
传统常见的超声波风速仪，它有一个超声波发射探头，三个超声波接收探头。这样，就可以测量在二维平面上3个方向上的风速。
而Sonic超声波风速仪该系统包括：单轴、双轴或三轴探头阵列，以及其他几种新型探头阵列设计。这些设计减少了流动不对称和结构构件干扰造成的误差。该系统还提供了必要的计算，以计算声波温度，(在“W"路径)，校正速度污染。它为这些数据提供了优秀的频率响应，使其成为基础大气研究的许多方面的理想选择，以及对非常精确温度的任何要求。
该仪器通过沿固定正交方向发射和接收超声波信号来测量风速分量。然后，微型计算机电子设备处理这些信息并计算三个轴(3D)的风速。由于没有运动部件与气流达到动态平衡，超声波风速计对风速波动反应迅速。它对风速呈线性响应，不受其他速度分量以及压力、温度和相对湿度的污染。传感器的标定是由其设计参数确定的，因此可以作为一种绝对仪表。
