近紅外光譜儀一般由光源、分光系統、樣品設備、探測器、數據處理系統、記錄儀（或打印機）等六部分組成。
近紅外光譜儀有很多種分類方法，但市場上的分類主要根據儀器的不同分光器件進行劃分。一般可分為濾光片型、光柵色散型、傅立葉變換型、聲光調制濾光器型四種主要類型。其中，光柵色散型可分為光柵掃描單通道和非掃描固定光路多通道。
非掃描固定光路多通道近紅外光譜儀是由多通道光敏器件命名的。該儀器的色散系統一般采用平面光柵或全息光柵。與光柵掃描類型相比，光柵可以在不旋轉的情況下實現波長范圍掃描。多通道檢測器主要有兩種類型：二極管陣列(Photodiode Array，縮寫為PDA)和電荷耦合器件(Charger Coupled Device，縮寫為CCD)。該類型儀器的波長范圍取決于檢測器光敏元件的材料，如硅基光敏元件在短波近紅外區域的響應范圍。這類儀器最大的特點是儀器內部無移動部件，具有良好的穩定性和抗干擾性；另一個特點是掃描速度快，一般單光譜掃描速度只有幾十毫秒。這兩個特點的結合使得這類儀器特別適合現場或在線分析儀器。多通道儀器的分辨率取決于光柵性能、檢測器像素和狹縫尺寸。在確定的波長范圍內，檢測器的像素越高，檢測到的樣品信息越豐富，但檢測器的價格越高。
近紅外光譜儀可分為固定濾光片和可調濾光片。固定濾光片型光譜儀是近紅外光譜儀器的最早設計形式，這種儀器首先要根據測定樣品的光譜特征選擇適當波長的濾光片。這類儀器的特點是設計簡單、成本低、光通量大、信號記錄快、耐用性強；但這類儀器只能在單波長下測量，靈活性差。例如，樣品基體的變化往往會導致較大的測量誤差。可調濾光片型光譜儀采用濾光輪，可根據需要在一個或多個波長下方便測量。該儀器一般用于特殊分析，如糧食水分測量儀。復雜系統的樣品很難分析，因為濾光片數量有限。
掃描儀通過光柵的旋轉，使單色光根據波長通過樣品設備，與樣品一起工作，進入檢測器進行檢測。與濾光片近紅外光譜儀相比，色散近紅外光譜儀具有全譜掃描、分辨率高、儀器價格適中、維護方便等優點。其最大的弱點是光柵或反射器的機械軸承長期連續使用容易磨損，影響波長的精度和再現性，抗震性差，一般不適合作為工藝分析儀。
傅立葉變換光譜技術是通過測量干涉圖和傅立葉積分變換來測量和研究干涉圖之間的對應關系的光譜技術。與傳統的色散光譜儀相比，傅立葉變換光譜儀可以同時測量和記錄所有波長信號，以更高的效率收集光源的輻射能量，具有更高的波長精度、分辨率和信噪比。但由于干涉儀中動鏡的存在，儀器的在線長久可靠性受到一定的限制，另外對儀器的使用和放置環境也有較高的要求。
聲光可調濾光器(Acousto-optic Tunable Filter，縮寫為AOTF)是利用超聲波和特定晶體作用產生分光的光電器件。用AOTF作為一種分光系統，它被認為是20世紀90年代紅外光譜儀最突出的進展。與傳統的單色器相比，采用聲光調制產生單色光，即通過超聲射頻的變化實現光譜掃描。光學系統無移動部件，波長切換快，重現性好，程序波長控制使該儀器的應用更加靈活。近年來，聲光可調濾光器近紅外光譜儀的這些優點在工業在線得到了越來越多的應用。但目前這類儀器的分辨率相對較低，價格也較高。
為了直觀地了解幾種不同類型近紅外光譜儀器的特點和性能，簡要總結了以下表2。
表 各類近紅外光譜分析儀器的特點和性能比較
分辨率掃描速度信噪比
濾光片波長單一，光通量高低-高
光柵掃描型有移動部件，光通量低、慢、低
傅立葉變換型有移動部件，光通量高，中高
聲光調制濾光器型無移動部件，光通量中低、快、中
固定光路多通道檢測型無移動部件，光通量中快
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