近红外光谱(NIRS)技术是通过近红外光源照射实验样本，然后根据其透射或反射出的光对物质所携带的有效信息进行分析，实现准确、快速检测待测物质中某种或多种成分含量。近红外光谱是指波长介于可见光区与中红外区之间的电磁波，其在光谱波长划分区域的具体位置如图2-1所示，谱区范围为780-2526nm，该区域的波长能够记录C-O，O-H和N-H等化学键振动的倍频和合频吸收信息，可以作为获取信息有效载体对含氢基团有机物的理化性质的测量。

                                                                            图 近红外光谱波长的区间分布

        由于物质中的原子或分子振动所具有的非谐振性，使得原子或分子出现振动、伸缩、摆动和弯曲等状态，振动状态变化出现了能量跃迁，也就是原子或分子从低能级(基态)跃迁到较高的能级(激发态)；如果分子或原子从基态向激发态跃迁时，若恰好等于NIRS区域某波长光子的能量，则会产生近红外光谱吸收。光谱吸收包括合频吸收与倍频吸收，合频吸收是指化学键的不同振动形式在基频波数之和处所形成的特征吸收。倍频吸收是指在化学键基频波数的倍数处所形成的特征吸收。从量子力学的角度解释此过程为，红外光照射分子时，分子跃迁需要吸收能量，计算过程如式（2-1）、（2-2）、（2-3）所示。

                                                                         (2-1)

其中，V为振动量子数，v为振动频率，h为普朗克常量。用波尔频率方程表示为：

                                                                       (2-2)

其中为初始能级，表示终止能级，代表初始能级与终止能级的差值。据此可知分子吸收红外光的能量与分子能级差∆E相等，分子由基态跃迁到第一激发态所对应的振动频率为：

       其中为基频。为力常数，为折合质量。

        利用实验样本对不同频率光吸收的差异性，将连续改变频率的近红外光对实验样本进行照射，通过此方法可以使得不同频率的红外光强度。然后用仪器记录信息，就得到实验样本的近红外光谱信息图。根据不同物质在近红外区域吸收光谱各自固有的特征，从而实现基于NIRS的定量检测分析。将近红外光谱所反映的实验样本信息与所测得物质的含量值数据采用化学计量学方法建立定量分析模型，然后采集样本光谱数据输入到分析模型，从而快速、准确的预测样本的组成和性质。