オンライン近赤外水分計の動作原理は水分子の特定の波長近赤外光に対する吸収特性に基づいており、その核心過程は光の吸収と反射に関連しており、具体的には以下の通りである：

光の吸収機構

近赤外光（波長は通常900〜1700 nm）が水性物質に照射されると、水分子中の酸素−水素結合（O−H）は特定の波長の光エネルギーを強く吸収する。この吸収は量子力学の原理に従う：光子エネルギーが分子振動準位と整合する時、光子エネルギーは吸収され、分子が低エネルギー級から高エネルギー級に遷移することをもたらす。吸収強度は水分含有量に比例し、すなわち水分が多いほど吸収される光エネルギーが強くなり、透過または反射される光エネルギーが弱くなる。

光の反射と信号収集

吸収されていない近赤外光は反射し、その形には次のものが含まれます。

鏡面反射：光は物質表面から滑らかに反射し、成分情報を持たず、通常は迷光干渉と見なされる。

拡散反射：光が物質内部に入った後、複数回の反射、屈折、吸収を経て、最終的に物質成分情報を持って表面から散乱して出る。ワイヤ近赤外水分計は凹面集束鏡を用いて拡散反射光を収集し、光電センサから電気信号に変換する。

信号処理と水分計算

計器は二波長または多波長技術を用いて干渉を除去する：

測定波長：水分子が強く吸収する波長（例えば1450 nm）を選択する。

参照波長：水吸収が極めて弱い波長（例えば1900 nm）を選択し、物質の色、粒度などの物理的要素が反射光に与える影響を補償する。

2波長反射光強度の比を計算し、予め確立された較正モデルを結合することにより、物質の水分含有量を正確に推定することができる。このプロセスは内蔵回路によって完成され、リアルタイム、非接触測定を実現する。