彩譜色差儀的設計原理主要基于光學原理，通過內部光源發出光線，照射到被測物體表面，再經過反射回到儀器內部進行檢測，通過對比標準樣品和被測樣品的顏色信息，計算出兩者的色差值。色差儀作為一種精確測量物體顏色差異的儀器，其設計原理并不簡單，它涉及了一系列復雜的光學、電子和軟件技術，以確保測量結果的準確性和可靠性。
彩譜色差儀的工作原理可以分為兩大類：光電積分式色差儀和分光式色差儀。光電積分式色差儀俗稱精密色差儀，其工作原理是利用儀器內部的標準光源照明被測物體，在整個可見波長范圍內進行一次積分測量，直接測得透射或反射物體色的三刺激值和色品坐標，并可通過專用微機系統給出被測樣品之間的色差值。這種類型的色差儀結構簡單，精度不高，只有便攜式。而分光式色差儀俗稱分光測色儀，其工作原理是通過測量物體反射光的相對光譜功率分布，得到物體表面的反射光譜，再與CIE光譜三刺激值加權相乘，積分后求出樣品表面顏色的三刺激值、色坐標、色差等其他參數。這種類型的色差儀因為需要光柵對光譜進行分光，因此可分為便攜式分光測色儀和臺式分光測試儀。
彩譜色差儀由多個關鍵部分構成，包括照明與觀測系統、分光系統、光電檢測系統以及電路控制系統等。照明與觀測系統負責提供穩定且均勻的光照條件，模擬自然光照或特定條件下的光照環境，以確保測量結果的可靠性。分光系統則負責將反射光分解成不同波長的光譜，為后續的顏色分析提供數據支持。光電檢測系統用于檢測不同波長下的光強，將光信號轉換為電信號，以便于后續處理。電路控制系統則負責控制整個儀器的運作，包括信號的處理與轉換、數據的存儲與傳輸等。
