各种机械构件在制造时往往会产生残余应力。在制造过程中,适当的残余应力可能成为零件强化的因素,不适当的残余应力则可能导致变形和开裂等工艺缺陷； 在加工以后,残余应力将影响构件的静载强度、疲劳强度、抗应力腐蚀能力及形状尺寸的稳定性。 一个构件残余应力状态如何，是设计者、制造者和使用者共同关心的问题。无损地测定残余应力是改进强度设计，提高工艺效果，检验产品质量和进行设备安全分析的必要手段。

    在各种无损测定残余应力的方法之中，X射线衍射法被公认为最可靠和最实用的。它原理成熟，方法完善，经历了七十余年的进程，在国内外广泛应用于机械工程和材料科学，取得了卓著成果。基于著名的布拉格方程2dsinθ=nλ，即一定波长的X射线照射到晶体材料上，相邻两个原子面衍射时的X射线光程差正好是波长的整数倍。通过测量衍射角变化Δθ从而得到晶格间距变化Δd，根据胡克定律和弹性力学原理，计算出材料的残余应力。
    对于晶粒不粗大、无织构的多晶材料来说，在一束X光照射范围内便有许许多多个晶粒，其中必有许多晶粒，其指定的（h k l）晶面平行于试样表面，晶面法线与表面法线夹角ψ为0；也必有许多晶粒，其（h k l）晶面法线与表面法线成任意的ψ。首先，以试样表面某点(o点)法线为轴，将一束适当波长的X光和探测器（计数管）对称地指向该点O，并同步地相向扫描改变入射角和反射角。根据布拉格定律，可以找到平行于试样表面的（h k l）晶面的衍射峰和对应的衍射角2θ。这个由X光束和计数管轴线组成的平面称作扫描平面，衍射晶面的法线必在扫描平面内，并居于X光束和计数管轴线二者角平分线的位置上。让我们记住，此时扫描平面与试样表面垂直，衍射晶面与试样表面平行，ψ=0。然后，扫描平面以图A中直线OY为轴转过一个ψ角，同样也可以得到（h k l）晶面的衍射峰和对应的衍射角2θ ，这时，衍射晶面法线与试样表面法线夹角为ψ。
    X-射线应力测定仪是一种简化和实用化的X射线衍射装置，因而它还有一项附加的功能──测定钢中残余奥氏体含量。由于它适用于各种实体工件，而且能够针对同一点以不同的φ角、Ψ角进行测试,以探测织构的影响，这项功能便具备了重要而独特的用途。