水分子不是靜止的：當(dāng)遇到特定的能量帶時(shí)，它們會(huì)振動(dòng)。水分子中兩個(gè)氫原子與氧原子的鍵會(huì)伸展、收縮、或以其它形態(tài)扭曲。需要外來的能量引起這些振動(dòng)，需要的能量遍及整個(gè)電磁光譜的特定波段。在整個(gè)光譜的不同部位，有一些吸收波段十分強(qiáng)烈，有一些十分微弱。在光譜的近紅外部位，該部分波段對(duì)于水分子特別強(qiáng)烈，同時(shí)儀器在發(fā)射、過濾和接收這能量方面更容易實(shí)現(xiàn)。使用介可視近紅外光能量的特定波長，以提供適量的能量給被測(cè)產(chǎn)品中的水分。一般用以測(cè)量水分的波長保持在1至2.5微米范圍。

　　特定波長能量被吸收的多少，取決于近紅外能量束所遇到的水分子多少和在該特定波長的吸收強(qiáng)度。能量束所遇到的水分子數(shù)量是與所測(cè)物質(zhì)中水分成正比。同時(shí)因?yàn)樗謨x是反射比的形式，測(cè)量的光束亦被受測(cè)物質(zhì)的反射和吸收特性所影響。

　　水分儀利用的現(xiàn)象是：許多的物質(zhì)在特定波長下吸收紅外能量，而不吸收在其它波長下的紅外能量。當(dāng)測(cè)量受測(cè)物質(zhì)的水含量時(shí)，少選擇兩種波長。一種是為參照波長，不會(huì)被受測(cè)物質(zhì)或水強(qiáng)烈吸收。另一種是為測(cè)量波長，它不會(huì)被受測(cè)物質(zhì)強(qiáng)烈吸收，但會(huì)被水強(qiáng)烈吸收。

　　儀器使用裝嵌在轉(zhuǎn)輪上的精密紅外濾光片。這種安裝允許參照光和測(cè)量光的脈沖交替地通過濾光片。被保留的光束會(huì)被聚焦在受測(cè)試的樣品上。首先是參照光被投影在樣品上，然后是測(cè)量光被投影在樣品上。這兩個(gè)具有時(shí)序的光能脈沖會(huì)被反射回到一個(gè)探測(cè)器上，依次轉(zhuǎn)換成兩個(gè)電信號(hào)。參考通道表示預(yù)計(jì)的反射能量的多少。測(cè)量通道有一部分被水分子所吸收，因此其能量將出現(xiàn)衰減。這兩個(gè)信號(hào)結(jié)合形成一個(gè)比率（參照除法測(cè)量）。這比率與一些從不同含水程度樣品中獲得的其它比率的差，是與兩者含水量的差成正比例。多種的因素能調(diào)節(jié)這比率而形成測(cè)量物料水分率的結(jié)果。