近紅外光譜主要是由于分子振動的非諧振性使分子振動從基態向高能級躍遷時產生的，記錄的主要是含氫基團X-H(X=C、N、O)振動的倍頻和合頻吸收。不同團或同一基團在不同化學環境中的近紅外吸收波長與強度都有明顯差別，NIR 光譜具有豐富的結構和組成信息，非常適合用于碳氫有機物質的組成與性質測量。但在 NIR區域，吸收強度弱，靈敏度相對較低，吸收帶較寬且重疊嚴重。
近紅外光譜儀種類繁多，從應用的角度分類，可以分為在線過程監測儀器、專用儀器和通用儀器。從儀器獲得的光譜信息來看，有只測定幾個波長的專用儀器，也有可以測定整個近紅外譜區的研究型儀器；有的專用于測定短波段的近紅外光譜，也有的適用于測定長波段的近紅外光譜。較為常用的分類模式是依據儀器的分光形式進行的分類，可分為濾光片型、色散型(光柵、棱鏡)、傅里葉變換型等類型。
濾光片型近紅外光譜儀器以濾光片作為分光系統，即采用濾光片作為單色光器件。濾光片型近紅外光譜儀器可分為固定式濾光片和可調式濾光片兩種形式，其中固定濾光片型的儀器是近紅外光譜儀的設計形式。儀器工作時，由光源發出的光通過濾光片后得到一定寬帶的單色光，與樣品作用后到觸達檢測器。
該類型儀器優點：
儀器的體積小，可以作為專用的便攜儀器；制造成本低，適于大面積推廣。
該類型儀器缺點：
單色光的譜帶較寬，波長分辨率差；對溫濕度較為敏感；得不到連續光譜；不能對譜圖進行預處理，得到的信息量少。故只能作為較低檔的專用儀器。
色散型近紅外光譜儀器的分光元件可以是棱鏡或光柵。為獲得較高分辨率，現代色散型儀器中多采用全息光柵作為分光元件，掃描型儀器通過光柵的轉動，使單色光按照波長的高低依次通過樣品，進入檢測器檢測。根據樣品的物態特性，可以選擇不同的樣品檢測器元件進行投射或反射分析。
該類型儀器的優點：
使用掃描型近紅外光譜儀可對樣品進行全譜掃描，掃描的重復性和分辨率較濾光片型儀器有很大程度的提高，個別的色散型近紅外光譜儀還可以作為研究級儀器使用。
化學計量學在近紅外中的應用是現代近紅外分析的特征之一。采用全譜分析，可以從近紅外譜圖中提取大量的有用信息；通過合理的計量學方法將光譜數據與訓練集樣品的性質(組成、特性數據)相關聯可得到相應的校正模型；進而預測未知樣品的性質。
該類型儀器的缺點：
光柵或反光鏡的機械軸承長時間連續使用容易磨損，影響波長的精度和重現性；由于機械部件較多，儀器的抗震性能較差；圖譜容易受到雜散光的干擾；掃描速度較慢，擴展性能差。由于使用外部標準樣品校正儀器，其分辨率、信噪比等指標雖然比濾光片型儀器有了很大的提高，但與傅里葉型儀器相比仍有質的區別。
傅里葉變換近紅外分光光度計簡稱為傅里葉變換光譜儀，它利用干涉圖與光譜圖之間的對應關系，通過測量干涉圖并對干涉圖進行傅里葉積分變換的方法來測定和研究近紅外光譜。
其基本組成包括五部分：
分析光發生系統，由光源、分束器、樣品等組成，用以產生負載了樣品信息的分析光；
以傳統的麥克爾遜干涉儀為代表的干涉儀，以及以后的各類改進型干涉儀，其作用是使光源發出的光分為兩束后，造成一定的光程差，用以產生空間(時間)域中表達的分析光，即干涉光；
檢測器，用以檢測干涉光；
采樣系統，通過數模轉換器把檢測器檢測到的干涉光數字化，并導入計算機系統；
計算機系統和顯示器，將樣品干涉光函數和光源干涉光函數分別經傅里葉變換為強度俺頻率分布圖，二者的比值即樣品的近紅外圖譜，并在顯示器中顯示。
干涉儀：
在傅里葉變換近紅外光譜儀器中，干涉儀是儀器的心臟，它的好壞直接影響到儀器的心梗，因此有必要了解傳統的麥克爾遜干涉儀以及改進后的干涉儀的工作原理。
傳統的麥克爾遜(Michelson)干涉儀：傳統的麥克爾遜干涉儀系統包括兩個互成90度角的平面鏡、光學分束器、光源和檢測器。平面鏡中一個固定不動的為定鏡，一個沿圖示方向平行移動的為動鏡。動鏡在運動過程中應時刻與定鏡保持90度角。為了減小摩擦，防止振動，通常把動鏡固定在空氣軸承上移動。
改進的干涉儀：干涉儀是傅里葉光譜儀最重要的部件，它的性能好壞決定了傅里葉光譜儀的質量，在經典的麥克爾遜干涉儀的基礎上，近年來在提高光通量、增加穩定性和抗震性、簡化儀器結構等方面有不少改進。
