在測風的各種儀器中，風杯風速計因成本低、使用方便，是使用歷史最悠久、比較常用的儀器。但是，這些機械裝置由于具有移動部件，容易磨損，體積大，需要頻繁維護，設備支架和安裝支架對測量精度有很大影響等很多問題。其機械結構也可能受到惡劣天氣的危害，機械式風速風向計也存在起動風速，低于起動值的風速無法驅動螺旋槳和風杯旋轉，無法測量。為了克服傳統風杯風速計的固有缺點，超聲波風速風向儀應運而生。
超聲波測量風是超聲波檢測技術在氣體介質中的應用，利用超聲波在空氣中的傳播速度受氣流(風)的影響測量風速。聲音在空氣中的傳播速度與風的向上氣流速度重疊。如果超聲波的傳播方向與風向相同，其速度就會加快；相反如果超聲波的傳播方向與風向相反，則其速度會變慢。因此，在一定的檢測條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以與風速函數相對應。通過計算可以得到準確的風速和風向。
超聲波風速風向儀是采用固體設計，發送聲波脈沖，通過測量接收端的時間或頻率差來計算風速和風向的測量傳感器或測量儀器。沒有工作的機械零件，取而代之的是一些超聲波傳感器。理論上可測量的風速范圍下限為零，不存在啟動風速；風速的上限可以通過傳感器間距進行調整。
與常規風速計和旋翼式風速計相比，該測量方法的最大特點是風測量系統整體沒有機械旋轉部件，是慣性測量，因此能夠準確檢測自然風中陣風脈動的高頻分量，結合現代計算機技術，能夠更高水平地揭示自然風的特性。
