戴維醫療經顱多普勒分析儀的核心工作原理基于物理聲學中的多普勒效應。當超聲波束以一定角度入射至運動的紅細胞時，反射回波的頻率將因紅細胞相對于探頭的運動速度而發生偏移，該頻率偏移量（Δf）與血流速度（v）呈正比關系，遵循公式：Δf = (2·f?·v·cosθ)/c，其中f?為發射頻率，θ為聲束與血流方向之間的夾角，c為聲波在組織中的傳播速度（約1540 m/s）。儀器通過高靈敏度壓電換能器發射2 MHz或1.6 MHz的脈沖超聲波（常用頻率因穿透顱骨所需而定），并接收經顱骨顳窗、枕窗或眼窗透射后返回的散射信號。

接收到的原始信號經前置放大、濾波及模數轉換后，由數字信號處理器（DSP）進行快速傅里葉變換（FFT），生成實時血流頻譜圖。頻譜縱軸表示血流速度（cm/s），橫軸為時間，顏色或灰度代表信號強度（即紅細胞密度）。系統可自動計算收縮期峰值流速（PSV）、舒張期末流速（EDV）、平均流速（MFV）、搏動指數（PI = (PSV?EDV)/MFV）及阻力指數（RI）等關鍵參數。部分高端型號還集成自動包絡識別、趨勢圖繪制及微栓子監測（MES）功能，后者通過高時間分辨率捕捉瞬時高強度信號，用于術中或卒中高?；颊叩乃ㄗ迂摵稍u估。

值得注意的是，由于顱骨對超聲波存在顯著衰減和散射，TCD的有效探測依賴于“聲窗”的存在。戴維醫療設備通過優化脈沖重復頻率（PRF）與深度門控（Range Gate）技術，在保證空間分辨率的同時提升信噪比，確保即使在聲窗條件較差的患者中也能獲得可靠數據。此外，部分型號支持雙通道同步探測，可同時監測左右側大腦中動脈，便于對比分析不對稱血流動力學變化。