本发明提供了一种筒纱用的手持式近红外检测设备以及作业方法，包括外壳模组、光路检测模块、定位模块、样品固定模块，样品固定模块包括夹持单元，每个夹持单元包括上张紧架、下张紧架以及限位带，限位带包括上夹持边和下夹持边，窗口玻璃的前侧壁和视窗架的前侧壁之间具有使窗口玻璃接近检测点但检测点处的筒纱不会对窗口玻璃产生抵压的预设距离；光谱仪用于在筒纱抵靠在视窗架上从而使两个触发开关处于触发状态并且上夹持边和下夹持边均与筒纱相切时，对检测点进行采样和检测。本申请可以解决窗口玻璃接触化纤筒纱造成化纤紧实度变化而造成光谱重复性不佳的问题；可以解决了检测不同直径化纤筒纱的兼容问题；可以解决手持机检测过程中晃动或者移动对检测结果准确性影响；可以解决设备倾斜对检测结果重复性影响。