红外线气体分析仪的结构原理如图所示，它主要由红外线辐射光源、气室、红外探测器以及电器电路等部分组成。两个几何形状和物理参数都相同的灯丝1串联构成了红外线辐射光源，发射出具有一定波长的红外线，两部分红外辐射线分别由两个抛物体反射镜聚成两束平行光，在同步电机的切光片3 的周期性切割作用下(即断续遮断光源)，就变成了两束脉冲式红外线。
这两束红外线中的一路通过测量室4进入检测室6，另一路通过参比室5进入检测室6，参比室中密封的是不吸收红外线的气体如N2，它的作用是保证两束红外线的光学长度相等，即几何长度加上通过的窗口数要相等，因此通过参比室的红外线，光强和波长范围基本上不变，而另一束红外线通过测量室时，因测量室中的待测气体按照其特征吸收波长吸收相应的红外线，其光强减弱，所以进入检测室红外线就被选择性地吸收，待测组分吸收红外线能量亦不同，因此左右两侧气室内气体的温度变化也不同，压力变化也就不同，必然是左侧小室内的气体的 压力大于右侧小室内气体的压力，此压力差推动薄膜7产生位移 (图中薄膜是鼓向右侧)，从而改变了薄膜7与另一定片8 之间的距离，因薄膜与定片是组成一电容器，它们之间距离的变 化改变了电容器的电容量(红外线分析器中一般称为薄膜电容器)。
因此电容的大小与样品中待测组分的含量有关。通过测量电容的变化，就可以间接地确定待测组分的浓度，并在指示记录仪10上把它显示出来。显然，待测组分含量愈大，到检测室的两束红外线的能量差值也愈大，因此薄膜电容器的电容量的变化愈大，输出信号也愈大。