玻璃表面應力儀的測試原理是利用玻璃表面離子交換層的光波導效應來進行測量。從光源發出的發散光經過狹縫，由高折射率柱面棱鏡匯聚后變成平行光，通過調節光源的位置，使一束平行光以臨界角入射至玻璃與棱鏡的交界面，由于玻璃表面存在的應力，光線分解成為兩個振動面相互垂直的矢量光，這兩束光在玻璃的離子交換層中傳播速度是不同的，因此以不同全反射角折射到棱鏡。從棱鏡射出的光經反射鏡反射進入干涉濾光片，由望遠鏡系統聚焦，再經過分析鏡后在分劃板呈像而形成一個明暗臺階圖像。通過分析軟件可以精確測量臺階的高度和臺階線條的數量，以計算表面應力強度和應力層的深度。

      透明物體由于不均勻冷卻或其他如受機械作用等原因，其內部會產生內應力，引起雙折射。晶體物質本身具有雙折射的光學特征。
        
表面應力儀采用偏振光電矢量合成及光學補償原理，通過對樣品的光程差的定量測定，確定樣品應力雙折射的大小。能精確測定光學波片的光程差、確定光學玻璃的應力級別，是光學儀器制造業需要的儀器，也是研究晶體礦物質的重要工具。廣泛應用于光學玻璃、玻璃制品、透明塑料制品工業。
 
表面應力儀是用來檢查透明物體內應力大小和分布狀況的儀器。不僅在光學玻璃、光學儀器、玻璃制品、塑料制品等工業得到廣泛應用，而且在建材、燈具、制藥、飲料、工藝品安全防爆指標的檢驗方面也占有重要地位，在水晶飾品制作、地質礦產、材料科學領域也有不少應用。同時，東儀精工供應的表面應力儀也是各大專院校特別理想的教學實驗設備。