近红外光谱仪是一种测量物质对近红外辐射的吸收率（或透过率）的分析仪器，它可以利用每种物质的特征吸收谱对待测物质进行定性分析。它同样可以利用物质总量与吸收总量所呈现的线性关系，对待测物质的特征成分进行定量分析。近红外光谱仪器主要由光源、分光系统、样品池、控制系统、检测器、数据采集和分析软件等部分构成，其结构如图2-9所示。

近红外光谱仪经过50年的发展历程，从仪器的设计方式、性能和测量方法都发生了很大的变化。从样品光谱信息的获得看，分为可在一个或几个波长范围内测定的专用型滤光仪器，和在近红外波长范围内测定全谱信息的研究型仪器。从光谱测定的波长范围看，由于采用不同的检测器和分光器件，可分专用于短波近红外区域和用于长波近红外区域。从近红外仪器的分光器件看，可分为4种主要类型：滤光片、光栅分光、傅里叶变换和声光调制滤光器。从检测器对分析光的响应看，有单通道和多通道两种类型，多通道型又有采用电荷耦合器件和二极管阵列器件作检测器的近红外光谱仪。

图2-9 近红外光谱仪的结构

滤光片型近红外光谱仪早在20世纪50年代就在农副产品的检测分析中得到了广泛的应用。该类仪器采用滤光片作为单色光器件。该类仪器的特点是设计简单、成本低，只能获得几个特定波长处的光谱信息。这类仪器已广泛应用于专用或便携式仪器上。滤光片型近红外光谱仪器需要适当波长的滤光片作为仪器的分光系统，选择滤光片通过分析样品的特征波长确定，设计简单、成本低、坚固耐用、光通量大、信号记录快，并且可固定波长进行测量，灵活方便。该类仪器设计简单，成本低，采用速度快，比较坚固，可根据需要在固定的波长下进行测量。但仪器的灵活性差，波长的分辨率和重现性较差，若客观测量环境发生较大的变化，常会引起较大的测量误差。因此，此类主要用于对一些成熟的特定项目的分析检测作业。如Perten公司的Inframatic系列产品和NDC Infrared Engineering公司的Infralab 710产品。

光栅色散型近红外光谱仪采用棱镜或者光栅作为分光部件，对红外辐射的色散实现分光，是20世纪80～90年代最常见的近红外光谱仪器，成为第二代近红外分析仪。根据检测器类型不同，又可分为扫描-单通道检测器和固定光路-阵列检测器两种类型。光栅扫描单通道仪器是60年代末70年代初发展起来的一类仪器，其基本原理是：光源发出的检测光源经准直和入射狭缝照射到光栅上进行分光，光栅不断地转动，由此使单色光依次通过出射狭缝，照射到样品后，与该样品发生作用，进入检测器检测。这类仪器可进行全谱扫描，价格适中，分辨率高，维修也很容易，在粮食和食品领域得到了广泛的应用。如日本岛津公司的UV-365型分光光度计、北京普析通用公司TU-1800系列和上海棱光技术有限公司的农产品品质分析仪。但其最大的缺点是光栅或反光镜等部件易磨损，部件复杂，抗振性能较差，扫描的速度相对较慢，一般不适合做过程分析仪器。由于测量精度低，需要经常对其进行外部标准校正。值得一提的是，目前已有一些仪器公司针对该类仪器的确定进行了进一步的改进和完善，其同样具有良好的潜力和发展前景。固定光路多通道型仪器是90年代发展起来的一类仪器。这类仪器采用固定光栅分光，经光栅色散的光聚焦在多通道检测器的焦面上。多通道近红外光谱仪器是因为仪器的检测器采用多通道光敏器件而得名。这类仪器的色散系统一般采用平面光栅或全息光栅，与光栅扫描型仪器相比，光栅不需要转动即可实现确定波长范围的扫描。这类仪器的最大特点是仪器内部无可移动部件，仪器的稳定性和抗干扰性能好；另外一个特点是扫描速度快，一般单张光谱的扫描速度只有几十毫秒。这两个特点的结合，使该类仪器特别适合作为现场或在线分析仪器使用。(www.daowen.com)

傅里叶变换型近红外光谱仪利用干涉图和光谱图之间的对应关系，通过测量干涉图和对干涉图进行傅里叶变换的方法来测定和研究光谱。它能同时测量、记录所有波长的信号，并以比传统的色散型光谱仪更高的效率采集来自光源的辐射能量，具有更高的信噪比和分辨率。在进入20世纪80年代以来，便成为近红外光谱仪器的主导产品，其核心部件是迈克尔逊干涉仪。在工作时，需选用合适的光源、分束器与检测器。该类仪器的特点是信噪比高、波长精度高、分辨率好、稳定性好。近年来，国内外涌现出大量较实用的傅里叶近红外光谱仪，如Themo-Nicolet公司的Antaris系列、Bruker公司的VECTOR和MATRIX产品以及我国瑞利分析仪器公司生产的WQF-400N等仪器。

声光可调滤光器型近红外光谱仪是20世纪90年代近红外光谱技术最突出的进展，采用声光可调滤光器作为分光系统，通过超声射频的变化扫描光谱。该类仪器物可移动部件，测量速度快，滤光器体积小，可做到光谱仪器的小型化，可长期稳定地工作。但此类仪器的分辨率不如传统的近红外分析仪器，并且造价相对较贵，比较适合用于在线过程分析。目前，如Brimrose公司的LUMINAR系列产品、Maihak公司的LIMORL产品等近红外光谱仪都采用声光可调滤光器分光原理。

我国对近红外光谱仪器的研制起步较晚，大约在20世纪90年代中后期，通过一些厂家和科研单位的积极努力，在近红外光谱仪器的研制方面取得了一定的成绩。如北京第二光学仪器厂研制了傅里叶变换近红外辛烷值分析仪，石油化工科学研究院研制了采用电荷耦合器件（CCD）的多通道近红外光谱仪，中国农业大学研制了滤光片型漫透射近红外谷物品质分析仪，中国农业机械化科学研究院研制了CA-XP粮油品质近红外分析系统等。

在仪器研制方面，国外已经有商业化的仪器。如德国Bruke光谱仪器公司、美国热电尼高力仪器公司、美国PE公司的傅里叶变换近红外光谱仪、瑞典Foss公司的透射型近红外分析仪等。由于国内硬件工艺水平所限，以及缺乏功能完善的光谱定量分析软件，国产光谱仪器的使用和推广受到极大的限制，目前在我国一些科研所和企业用户使用的近红外光谱仪器，绝大多数采用的是国外生产的。