该技术采用分子作为“示踪粒子”，所以不存在“示踪粒子”跟随性问题。

MTV测速原理及步骤如下：首先设计合理的光路系统，在测量区域形成单条激光线（1维测量）或交错激光网格（2维测量）以标记示踪分子，并在流场中添加示踪分子；其次，在实验开始时刻（）采用染料激光器以特定波长的激光激发交错网格处的示踪分子发光，进而在示踪分子发光寿命周期内选择和两个时刻（通常和间隔很短），分别采用相机对流场中的发光网格图像进行捕捉；最后根据和时刻网格各个节点的时间-位移关系获得流场速度场分布。MTV的测速原理与传统粒子图像测速（Particle Image Velocimetry; PIV）类似，差别主要在于：①PIV采用颗粒为示踪物；②在MTV技术中，需要染料激光器激发示踪分子发光，同时需要在流场中形成交错光束网格；③MTV需要光增强器，通常还需要滤波等处理。相比PIV技术，MTV技术的优势在于示踪分子具有更好的流体跟随性，易添加且对流场及设备几乎无干扰无污染，特别是在近壁区能很好消除光污染现象。

分子示踪测速技术的重点是示踪分子的选取。要求示踪分子在流场空间具有可区分性和可显示性，同时其发光寿命足够长。示踪分子发光主要有荧光和磷光两种，前者发光强度高，但持续时间很短（通常纳秒级），而磷光发光强度相对较弱，但持续时间长（可达毫秒级或秒级）。采用激光诱导荧光技术进行测量时，通常需要两套激光设备，首先采用解离激光将示踪分子进行解离，而后采用激发激光去标记可发光的活化基团，如水分子（发光基团OH）、O₂（解离复合发光基团O₃）、NO₂或N₂O（发光基团NO）、罗丹明-B等。上述荧光分子除罗丹明-B可用于液体流速测量外，其余多用于气相场速度的测量，其中由于高温环境中水分子更多处于振动激发态且OH寿命更长，OH在高温甚至反应流场中具有很好的应用优势；NO则由于其荧光辐射时间短且易受流场中氧气影响，主要应用于超高速常温流场；而O₃由于其生成时间长且在略高温度下会快速分解，对流场环境要求较高。采用激光诱导磷光技术时，不需要解离激光，只需一套激光设备将示踪分子激发即可。常见磷光分子有丙酮、联乙酰、水溶性大分子1-BrNp•Mβ-CD•ROH等，其中丙酮和联乙酰常用于气相流场测量，1-BrNp•Mβ-CD•ROH可用于液体流速测量。此外，在诱导分子发光技术中还有飞秒激光电子激发和振动激发态发光等技术，前者如N₂（产生原子态N在复合过程中发光），后者可提高荧光寿命，进而实现低速下流场速度的测量，如O₂和NO等。

分子示踪测速技术的测量精度与空间分辨率和激光网格（或线）的质量以及速度场算法有关，网格越细密，则空间分辨率越高，而对于速度场的算法目前主要有高斯光强分布和空间相关算法两种。此外，影响流场速度测量的因素还有流体振动、流场中物质对标记激光的吸收、背景光干扰、氧气环境（使荧光和磷光发生淬灭）等。

分子示踪测速技术的概念自20世纪60年代提出，在80～90年代得到迅速发展，分子示踪测速技术已经应用于多个领域中流体速度场的试验研究，如活塞式内燃机流场研究、航空发动机尾流的测量、超声速内流场速度测量和高速流动边界层湍流研究等。