超聲波風速儀的種類較多，氣象臺站常用的為風杯風速儀，它由3個互成120°固定在支架上的拋物錐空杯組成感應部分，空杯的凹面都順向一個方向。整個感應部分安裝在一根垂直旋轉軸上，在風力的作用下，風杯繞軸以正比于風速的轉速旋轉。
超聲波風速儀其基本原理是將一根細的金屬絲放在流體中，通電流加熱金屬絲，使其溫度高于流體的溫度，因此將金屬絲風速儀稱為“專線”。當流體沿垂直方向流過金屬絲時，將帶走金屬絲的一部分熱量，使金屬絲溫度下降。根據強迫對流熱交換理論，可導出專線散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關系式。標準的專線探頭由兩根支架張緊一根短而細的金屬絲組成。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm，長為2 mm;*小的探頭直徑僅1μm，長為0.2 mm。根據不同的用途，專線探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了增加強度，有時用金屬膜代替金屬絲，通常在一熱絕緣的基體上噴鍍一層薄金屬膜，稱為熱膜探頭。專線探頭在使用前必須進行校準。靜態校準是在專門的標準風洞里進行的，測量流速與輸出電壓之間的關系并畫成標準曲線;動態校準是在已知的脈動流場中進行的，或在風速儀加熱電路中加上一脈動電信號，校驗專線風速儀的頻率響應，若頻率響應不佳可用相應的補償線路加以改善。
超聲波風速儀具有諸多優點，下面是幾個比較重要的：1、體積小，對流場干擾小;2、適用范圍廣。不僅可用于氣體也可用于液體，在氣體的亞聲速、跨聲速和超聲速流動中均可使用;3、測量精度高，重復性好。專線風速儀的缺點是探頭對流場有一定干擾，專線容易斷裂。4、除了測量平均速度外，還可測量脈動值和湍流量;除了測量單方向運動外還可同時測量多個方向的速度分量。
