音頻分析儀的原理主要涉及數字信號處理的基本理論、音頻分析的基本方法以及音頻參數測量和分析內容，其中數字信號處理是音頻分析的理論基礎。
 

　　傅立葉變換和信號的采樣是進行音頻分析時用到的基本的技術。傅立葉變換是進行頻譜分析的基礎，信號的頻譜分析是指按信號的頻率結構，求取其分量的幅值、相位等按頻率分布規律，建立以頻率為橫軸的各種“譜”，如幅度譜、相位譜。
 

　　信號中，周期信號通過傅立葉級數變換后對應離散頻譜，而對于非周期信號，可以看作周期T為無窮大的周期信號，當周期趨近無窮大時，則基波譜線及譜線間隔(ω=2π/T)趨近無窮小，從而離散的頻譜就變為連續頻譜。所以，非周期信號的頻譜是連續的。
 

　　在以計算機為中心的測試系統中，模擬信號進入數字計算機前先經過A/D變換器，將連續時間信號變為離散時間信號，稱為信號的采樣。
 

　　然后再經幅值量化變為離散的數字信號。這樣，在頻域上將會出現一系列新的問題，頻譜會發生變化。由模擬信號變成數字信號后，其傅立葉變換也變成離散傅立葉變換，涉及到采樣定理、頻率混疊、截斷和泄漏、加窗與窗函數等一系列問題。
 

　　通常在對某音頻設備音頻測量分析時，該設備被看成是一個具有輸入端口和輸出端口的黑箱系統。將某種己知信號輸入該系統，然后從輸出端獲取輸出信號進行分析，從而了解該系統的一些特性，這就是音頻分析的一般方法。
 

　　輸入音頻設備的信號，稱作激勵信號。激勵信號可以是正弦、方波等周期信號，也可以是白噪聲、粉紅噪聲等隨機信號，還可以是雙音、多音、正弦突發等信號。常用的檢測分析方法有正弦信號檢測、脈沖信號檢測、大長度序列信號檢測等。