其原理是：光源S的兩束光通過兩對對稱的反射鏡M1M2和M3M4，分別通過樣品池和參比池，得到兩束同樣強度的平行光，通過M5和M6反射鏡，從而改變方向。
切光器勻速旋轉，樣品與參考光束交替進入檢測器，檢測器顯示脈沖信號，經放大器放大后通過伺服系統記錄。
如果樣本和參比光束都是空的，或者兩個光束的吸收是一樣的，檢測器上就不會產生信號。樣品存在且吸收了紅外線，則達到檢測器的樣品光束減弱，兩光束不平衡，探測器出現信號。當信號被放大后，驅動一個衰減器(梳狀或雙向剪切式)，衰減參比光束，直到參比光束到達檢測器的強度與樣品光束到達檢測器的強度相等，這就是雙光束光束光束路徑中的“光學零位自動平衡系統”。衰減筆和記錄筆的驅動相同。記錄筆也會在衰減直至平衡的過程中停止記錄。隨著樣品的吸收，當記錄筆移動時，光柵也會以一定的速度移動。這樣，到達探測器的入射光波數也會隨著到達探測器的波數而變化，同時記錄紙張和光柵的同步運動，從而繪制出隨波數變化的紅外光譜。由于采用了這種光學零點法，雙光束紅外光譜儀消除了光源波動、探測器、大氣中水、二氧化碳等因素對測量的干擾。
柵格紅外光譜配置有微機，由微機進行儀器操作、控制、譜圖處理(平滑、差譜、導數、坐標變換、零點校正等)和定量分析、譜圖檢索等，都達到了較完善的水平。盡管現在已經進入了傅里葉變換干涉紅外光譜儀時代，但是還有大量的光柵儀器仍然在使用。
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