玻璃表面应力仪的测试原理是利用玻璃表面离子交换层的光波导效应来进行测量。从光源发出的发散光经过狭缝，由高折射率柱面棱镜汇聚后变成平行光，通过调节光源的位置，使一束平行光以临界角入射至玻璃与棱镜的交界面，由于玻璃表面存在的应力，光线分解成为两个振动面相互垂直的矢量光，这两束光在玻璃的离子交换层中传播速度是不同的，因此以不同全反射角折射到棱镜。从棱镜射出的光经反射镜反射进入干涉滤光片，由望远镜系统聚焦，再经过分析镜后在分划板呈像而形成一个明暗台阶图像。通过分析软件可以精确测量台阶的高度和台阶线条的数量，以计算表面应力强度和应力层的深度。
透明物体由于不均匀冷却或其他如受机械作用等原因，其内部会产生内应力，引起双折射。晶体物质本身具有双折射的光学特征。
表面应力仪采用偏振光电矢量合成及光学补偿原理，通过对样品的光程差的定量测定，确定样品应力双折射的大小。能精确测定光学波片的光程差、确定光学玻璃的应力级别，是光学仪器制造业需要的仪器，也是研究晶体矿物质的重要工具。广泛应用于光学玻璃、玻璃制品、透明塑料制品工业。
表面应力仪是用来检查透明物体内应力大小和分布状况的仪器。不仅在光学玻璃、光学仪器、玻璃制品、塑料制品等工业得到广泛应用，而且在建材、灯具、制药、饮料、工艺品安全防爆指标的检验方面也占有重要地位，在水晶饰品制作、地质矿产、材料科学领域也有不少应用。同时，东仪精工供应的表面应力仪也是各大专院校特别理想的教学实验设备。
