光源發出的光被分束器(類似半透半反鏡)分為兩束，一束經透射到達動鏡，另一束經反射到達定鏡。兩束光分別經定鏡和動鏡反射再回到分束器，動鏡以一恒定速度作直線運動，因而經分束器分束后的兩束光形成光程差，產生干涉。干涉光在分束器會合后通過樣品池，通過樣品后含有樣品信息的干涉光到達檢測器，然后通過傅里葉變換對信號進行處理，終得到透過率或吸光度隨波數或波長的紅外吸收光譜圖。
傅里葉變換紅外光譜儀所用的光學元件少，沒有光柵或棱鏡分光器，降低了光的損耗，而且通過干涉進一步增加了光的信號，因此到達檢測器的輻射強度大，信噪比高。
傅里葉變換紅外光譜儀采用的傅里葉變換對光的信號進行處理，避免了電機驅動光柵分光時帶來的誤差，所以重現性比較好。
傅里葉變換紅外光譜儀是按照全波段進行數據采集的，得到的光譜是對多次數據采集求平均后的結果，而且完成一次完整的數據采集只需要一至數秒，而色散型儀器則需要在任一瞬間只測試很窄的頻率范圍，一次完整的數據采集需要十分鐘至二十分鐘。
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