在平静的空气中，声波的传播速度被在风方向上的空气流动所改变。如果风向和声波的传播方向相同，就会提高声波的传播速度，反之则会减小声波的速度。在一个固定的测量路径中，在不同的风速和风向上叠加而成的声波传播速度会导致不同的声波传播时间。二维超声波风传感器由4个超声波收发器组成，分为彼此垂直的两对。当开始测量时，在测量路径的四个方向上进行8组单*的测量，就可以在形成的矩形区域中获得风速的矢量值和风向的角度。