多普勒粒度分析仪依据光学Lorenz-Mie散射理论，分析仪包括激光器、入射光学单元、接收光学单元、信号处理器和数据处理系统等几部分。如同声波的多普勒效应一样，光源与物体相对运动也具有多普勒效应。在相位多普勒粒子分析仪中，依靠运动微粒的散射光与照射光之间的频差来获得速度信息，而通过分析穿越激光测量体的球形粒子反射或折射的散射光产生的相位移动来确定粒径的大小。多普勒技术能够利用随流体运动的粒子同时测量流体和粒子的速度以及粒子的粒径。由于能够在无需添加示踪粒子的情况下同时获得颗粒和流体的流动信息，多普勒粒度分析仪被越来越多地运用于各种两相流的研究。