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En vélocimétrie Doppler ultrasonore, le signal d'écho n'est pas généré par une particule
unique mais par la somme d'échos issus d'une multitude de particules ayant des tailles
et des propriétés acoustiques différentes. Etant donné qu'au cours du temps des particules
entrent dans le volume de mesure et d'autres en sortent, l'amplitude du signal d'écho évolue
fortement. Ces fluctuations d'amplitude sont également présentes dans le signal d'écho
démodulé. De plus, toutes les particules n'ont pas exactement la même vitesse, en module
et direction. Le signal d'écho n'est donc pas un signal simple mais un signal modulé
en amplitude et en phase.
La figure illustre l'aspect que peut prendre le signal d'écho après sa démodulation.
La meilleure façon d'analyser le signal d'écho consiste à évaluer son spectre de puissance. Le spectre de puissance donne des informations sur la distribution des fréquences Doppler (donc des vitesses) à l'intérieur de la porte.
Les vélocimètres DOP peuvent évaluer en temps réel le spectre de puissance par le calcul de la FFT des signaux démodulés issus d'une porte. Afin de faciliter l'interprétation du spectre de puissance, l'unité de l'abscisse est exprimée en vitesse et non en fréquence. Cette transformation s'appuie sur la formule Doppler classique.