氧化鋯傳感器的測量原理以及結(jié)構(gòu)特點：
氧化鋯傳感器的核心構(gòu)件是氧化鋯固體電解質(zhì)，氧化鋯固體電解質(zhì)是由多元氧化物組成的。常用的這類電解質(zhì)有ZrO₂·Y₂O₃，它由二元氧化物組成，其中，ZrO₂稱為基體，Y₂O₃稱為穩(wěn)定劑。ZrO₂在常溫下是單斜晶體，在高溫下它變成立方晶體（螢石型），但當(dāng)它冷卻后又變?yōu)閱涡本�體，因此純氧化鋯的晶型是不穩(wěn)定的。所以當(dāng)在ZrO₂中摻人一定量的穩(wěn)定劑Y₂O₃時，由于Y³⁺置換了Zr⁴⁺的位置，一方面在晶體中留下了氧離子空穴，另一方面由于晶體內(nèi)部應(yīng)力變化的原因，該晶體冷卻后仍保留立方晶體，因此又稱它為穩(wěn)定氧化鋯。據(jù)上分析，穩(wěn)定氧化鋯在高溫下（650℃以上）是氧離子的良好導(dǎo)體。典型的氧化鋯傳感器是
              Pt,P＇＇_O2│ZrO₂·Y₂O₃│P＇_O2,Pt
在上述電池中，Pt表示兩個鉑電極，它是涂制在氧化鋯電解質(zhì)的兩邊，兩種氧分壓為P＇＇_O2和P＇_O2的氣體分別通過電解質(zhì)的兩邊。作為氧傳感器，其中P＇＇_O2是參比氣，例如通人空氣（20.6%O₂），P＇_O2是待測氣，例如通入煙氣。在高溫下，由于氧化鋯電解質(zhì)是良好的氧離子導(dǎo)體，上述電池便是一個典型的氧濃差電池。
      在高溫下（650－－-850℃），氧就會從分壓大的P＇＇_O2一側(cè)向分壓小的P＇_O2側(cè)擴散，這種擴散，不是氧分子透過氧化鋯從P＇＇_O2側(cè)到P＇_O2側(cè)，而是氧分子離解成氧離子后，通過氧化鋯的過程。在750℃左右的高溫中，在鉑電極的催化作用下，在電池的P＇＇_O2側(cè)發(fā)生還原反應(yīng)，一個氧分子從鉑電極取得4個電子，變成兩個氧離子（O^2-）進入電解質(zhì)，即：
                     O₂（P＇＇_O2）+4e→2O^2-
P＇＇_O2側(cè)鉑電極由于大量給出電子而帶正電，成為氧濃差電池的正極或陽極。這些氧離子進入電解質(zhì)后，通過晶體中的空穴向前運動到達右側(cè)的鉑電極，在電池的P＇_O2側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng)，氧離子在鉑電極上釋放電子并結(jié)合成氧分子析出，即：
                     2O^2-－4e→O₂（P＇_O2）
P＇_O2側(cè)鉑電極由于大量得到電子而帶負電，成為氧濃差電池的負極或陰極。這樣在兩個電極上，由于正負電荷的堆積而形成一個電勢，稱之為氧濃差電動勢。當(dāng)用導(dǎo)線將兩個電極連成電路時，負極上的電子就會通過外電路流到正極，再供給氧分子形成離子，電路中就有電流通過。
其池電勢由能斯特方程給出：
              E=RT/4F×ln（P＇＇_O2/P＇_O2）
式中R為氣體常數(shù)，T為電池的熱力學(xué)溫度（K），F為法拉第常數(shù)．（1）式是在理想狀態(tài)下導(dǎo)出的， 必須具有四個條件：（1）兩邊的氣體均為理想氣體；（2）整個電池處于恒溫恒壓系統(tǒng)中；（3）濃差電池是可逆的；（4）電池中不存在任何附加電勢。因此稱（1）式為氧化鋯傳感器的理論方程。由（1）式可見由于參比氣氧含量P＇＇_O2是已知的，因此測得E值后便可求得待測氣體氧含量P＇_O2值。
當(dāng)電池工作溫度固定于700℃時，上式為：
                     E=48.26lg（P＇＇_O2/P＇_O2）
由上式，在溫度700℃時，當(dāng)固體電介質(zhì)一側(cè)氧分壓為空氣（20.6%） 時，由濃差電池輸出電動勢E，就可以計算出固體電介質(zhì)另一側(cè)氧分壓，這就是氧化鋯氧量分析儀的測氧原理。