水分仪利用的现象是：许多的物质在特定波长下吸收红外能量，而不吸收在其它波长下的红外能量。当测量受测物质的水含量时，至少选择两种波长。一种是为参照波长，不会被受测物质或水强烈吸收。另一种是为量波长，它不会被受测物质强烈吸收，但会被水强烈吸收。仪器使用装嵌在转轮上的精密红外滤光片。这种安装允许参照光和测量光的脉冲交替地通过滤光片。被保留的光束会被聚焦在受测试的样品上。先是参照光被投影在样品上，然后是测量光被投影在样品上。这两个具有时序的光能脉冲会被反射回到一个探测器上，依次转换成两个电信号。参考通道表示预计的反射能量的多少。测量通道有一部分被水分子所吸收，因此其能量将出现衰减。这两个信号结合形成一个比率（参照除法测量）。这比率与一些从不同含水程度样品中获得的其它比率的差，是与两者含水量的差成正比例。多种的因素能调节这比率而形成测量物料水分率的结果
吸收原理
近红外水分仪是根据近红外波长会被水分子吸收的原理，分析某特定波长的近红外能量变化。
水分子不是静止的：当遇到特定的能量带时，它们会振动。水分子中两个氢原子与氧原子的键会伸展、收缩、或以其它形态扭曲。需要外来的能量引起这些振动，需要的能量遍及整个电磁光谱的特定波段。在整个光谱的不同部位，有一些吸收波段十分强烈，有一些十分微弱。在光谱的近红外部位，该部分波段对于水分子特别强烈，同时仪器在发射、过滤和接收这能量方面更容易实现。使用介可视近红外光能量的特定波长，以提供适量的能量给被测产品中的水分。一般用以测量水分的波长保持在1至2.5微米范围。
特定波长能量被吸收的多少，取决于近红外能量束所遇到的水分子多少和在该特定波长的吸收强度。能量束所遇到的水分子数量是与所测物质中水分成正比。同时因为水分仪是反射比的形式，测量的光束亦被受测物质的反射和吸收特性所影响。
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