彩谱色差仪的设计原理主要基于光学原理，通过内部光源发出光线，照射到被测物体表面，再经过反射回到仪器内部进行检测，通过对比标准样品和被测样品的颜色信息，计算出两者的色差值。色差仪作为一种精确测量物体颜色差异的仪器，其设计原理并不简单，它涉及了一系列复杂的光学、电子和软件技术，以确保测量结果的准确性和可靠性。
彩谱色差仪的工作原理可以分为两大类：光电积分式色差仪和分光式色差仪。光电积分式色差仪俗称精密色差仪，其工作原理是利用仪器内部的标准光源照明被测物体，在整个可见波长范围内进行一次积分测量，直接测得透射或反射物体色的三刺激值和色品坐标，并可通过专用微机系统给出被测样品之间的色差值。这种类型的色差仪结构简单，精度不高，只有便携式。而分光式色差仪俗称分光测色仪，其工作原理是通过测量物体反射光的相对光谱功率分布，得到物体表面的反射光谱，再与CIE光谱三刺激值加权相乘，积分后求出样品表面颜色的三刺激值、色坐标、色差等其他参数。这种类型的色差仪因为需要光栅对光谱进行分光，因此可分为便携式分光测色仪和台式分光测试仪。
彩谱色差仪由多个关键部分构成，包括照明与观测系统、分光系统、光电检测系统以及电路控制系统等。照明与观测系统负责提供稳定且均匀的光照条件，模拟自然光照或特定条件下的光照环境，以确保测量结果的可靠性。分光系统则负责将反射光分解成不同波长的光谱，为后续的颜色分析提供数据支持。光电检测系统用于检测不同波长下的光强，将光信号转换为电信号，以便于后续处理。电路控制系统则负责控制整个仪器的运作，包括信号的处理与转换、数据的存储与传输等。
