超聲波風速風向傳感器是通過發送聲音脈沖，測量接收端的時間或頻率差(多普勒變換)來計算風速和風向的測量傳感器或儀器。

傳統的機械風速風向傳感器有旋轉部件，容易磨損。機器可能會被惡劣天氣損壞，灰塵和鹽霧也會導致腐蝕。同時，由于摩擦，機械風速風向傳感器仍有啟動風速，低于啟動值的風速不會帶動螺旋槳或風杯轉動。因此，機械風速風向傳感器將無法測量起始風速以下的微風。為了克服傳統風杯風速風向傳感器的固有缺點，一種新型超聲波風速風向傳感器應運而生。

超聲波風速風向傳感器沒有移動的機械部件，而是幾個超聲波傳感器代替。理論上，可測風速范圍下限為零，沒有啟動風速。風速上限可根據傳感器間距進行調整。

超聲波測風是超聲波檢測技術在氣體介質中的應用，通過氣流(風)對超聲波在空氣中傳播速度的影響來測量風速。空氣中的聲速將與風向上的氣流速度疊加。如果超聲波的傳播方向與風向相同，其速度會加快。相反，如果超聲波的傳播方向與風向相反，其速度就會變慢。因此，在固定的檢測條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以對應于風速函數。通過計算可以得到準確的風速和風向。

與常規的風杯或轉子風速風向傳感器相比，這種測量方法最大的特點是整個測風系統沒有機械轉動部件，屬于慣性測量，因此可以精確測量自然風中陣風脈動的高頻分量。結合現代計算機技術，可以在更高層次上揭示自然風的特征，對提高抗風減災能力和合理利用風資源具有重要意義。