殘余應力測定儀的基本原理是以測量衍射線位移作為原始數據，所測得的結果實際上是殘余應變，而殘余應力是通過胡克定律由殘余應變計算得到的。  

    其基本原理是：當試樣中存在殘余應力時，晶面間距將發生變化，發生布拉格衍射時，產生的衍射峰也將隨之移動，而且移動距離的大小與應力大小相關。用波長λ的X射線，先后數次以不同的入射角照射到試樣上，測出相應的衍射角2θ，求出2θ對sin2ψ的斜率M，便可算出應力σψ。  

    Ｘ射線衍射方法主要是測試沿試樣表面某一方向上的內應力σφ。為此需利用彈性力學理論求出σφ的表達式。由于Ｘ射線對試樣的穿入能力有限，只能探測試樣的表層應力，這種表層應力分布可視為二維應力狀態，其垂直試樣的主應力σ3≈0(該方向的主應變ε3≠0)。