分光紅外線分析原理(NDIR)、電化學原理，此外還有氫火焰離子化法(FID)、化學發光法(CLD)、磁氣壓力法等。
根據不同的原理，就相應有不同結構的檢測器(通常稱儀器的傳感器)，分別適合測試不同類別的氣體成分。
分光紅外吸收法儀器結構簡單、壽命長、測量精度高、反應速度快、運行費用低、操作簡便，可用于分析測試CO(一氧化碳)、CO2 (二氧化碳)、HC(碳氫化合物)， NO(氮氧化物)等氣體的濃度，因而被廣泛用于汽車排放污染物濃度的分析。即特定氣體分子(含原子)有特定的波長，可以吸收紅外線，并且在恒定條件下其吸收量與氣體的濃度成正比。因此，檢測器輸出電信號，經數據處理后由液晶屏顯示部分(如液晶屏)顯示出來或將信號輸出供后續處理。
電化學法可用于測量O2、NO、SO2 等，檢測器是電化學式的，屬消耗性的，壽命多為兩年以內。此類檢測器結構小巧簡單、價格低廉、易于更換，但美中不足是壽命短。當有氣體通過時會輸出與氣體濃度成良好線性的電壓、電流信號，通過一定的電路處理輸送給顯示器。
氫火焰離子化法測量HC 具有準確度高、輸出與碳原子數成良好線關系的優點，多用于高精度測量試驗。此類儀器可以連續長時間測試，反應快、測試精度高、結構簡單、易維護，但配套價格昂貴。目前在國內主要用于汽車與發動機的研究開發、汽車與摩托車生產一致性認證與檢查。
而化學發光法分析測試N O / N O X 等成分同樣具有靈敏度高、反應速度快、線性好等特點。其它類似氫火焰離子化法。因此，用氫火焰離子化法分析HC，用分光原理分析CO、CO2，用磁壓法或氧化鋯法分析發動機排放的氧，用化學發光法分析NO/NOX ，這些方法被廣泛推薦為發動機排氣分析的標準方法。但由于他們結構較復雜、配套費用較高(數百萬至數千萬人民幣)、操作不夠簡便，目前只應用于發動機或汽車/ 摩托車整車排氣分析。
儀器的檢測器(俗稱光學平臺)是儀器的心臟部分，內部的光源輻射出來的紅外光被調制成一定頻率的光束，此光束通過采樣(檢測室)氣室，然后再穿過濾光片進入檢測器。樣品檢測器接收到這些光信號，便轉換成電信號輸出，系統進行數據處理，從而獲得被測氣體的相應濃度。
