利用氧化鋯材料添加一定量的穩定劑以后,通過高溫燒成,在一定溫度下成為氧離子固體電解質。在該材料兩側焙燒上鉑電極,側通氣樣,另側通空氣,當兩側氧分壓不同時,兩電極間產生濃差電動勢,構成氧濃差電池,兩電極反應如下:
高氧一側:O2+4e→2O2-
另一側:2O2-→O2+4e
濃差電勢理論值符合奈斯特脫方程:

式中:R——氣體常數;
F——法拉第常數;
T——電池的絕對溫度;
n——參加反應的電子數;
P0——參比氣體氧分壓;
P——被測氣體氧分壓;
E——濃差電池的電動勢。
由氧濃差電池的溫度和參比氣體氧分壓,使可通過測量儀表測量出電動勢,換算出被測氣體中的氧分壓。
與磁性氧分儀比較,氧化鋯氧分儀具有結構簡單,反應迅速和維護工作量小等特點,廣泛用于連續監測鍋爐或窯爐內氣體中的含氧量。
測量范圍:0~5%,0~10%,0~21%,0~25%;測量精度0.1%。