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Lungo il loro percorso all'interno del corpo umano, gli ultrasuoni incontrano innumerevoli strutture, alcune delle quali in movimento (per esempio cellule del sangue, pareti del cuore).
Gli innumerevoli echi riflessi si sommano in un segnale complesso ultrasonoro che ritorna indietro al trasduttore.
Mediante apposite procedure matematiche è possibile ripercorrere a ritroso il processo di sommazione dei segnali e separare le singole componenti che compongono il segnale ultrasonoro complesso, individuando per ciascuna componente (n) la rispettiva frequenza (Fn) e la relativa intensità di segnale (An).
Questo processo matematico prende il nome di analisi spettrale.
L'analisi spettrale fornisce lo spettro delle frequenze (F1, F2, F3, F4, etc.) e delle relative intensità (A1, A2, A3, A4, etc.) dei singoli segnali elementari che compongono il segnale ecografico complesso.
Per ciascuno dei segnali elementari, pertanto, è possibile calcolare la velocità della particella che ha generato il segnale riflesso.
Dalla comparazione tra la frequenza emessa e quella ricevuta si può stimare la velocità del bersaglio (effetto Doppler).
L'analisi spettrale dell'eco riflesso fornisce quindi come risultato lo spettro delle velocità e delle relative intensità delle componenti.