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氧分析儀中的磁式氧分析法利用了氧氣具有順磁性，這一物理性，能將它從大多數氣體中區別出來。傳感器氣室內的兩個磁極之間，安裝了兩個充滿氮氣的玻璃球（俗稱“啞鈴”），它們固定在一個可以轉動的同軸支架上。被測氣體中的氧氣會被吸入磁場，產生對球體的作用力，從而對轉軸產生一個力矩，這個力矩大小和氧氣的含量具有線性關系。
化學電池法的微量氧分析儀指的利用氧化還原電池的原理進行微量氧分析，它的傳感器（檢測器）是化學原電池，主要由一個陰極，一個陽極和電解液組成，以上部件密封于惰性的殼中，被測氣體中的氧進入電池中陰極附近O2得到電子，陽極由金屬鉛制成，失去電子本身被氧化，電池產生的電子由電路引出然后進行補償修正放大，即可測出被測氣體中的氧含量。
半導體激光吸收光譜技術—利用激光能量被氣體分子“選頻”吸收形成吸收光譜的原理來測量氣體濃度。半導體激光器發射出特定波長激光束（僅被被測氣體吸收），穿過被測氣體時，激光強度的衰減與被測氣體濃度成一定函數關系，因此，通過測量激光強度衰減信息就可以分析獲得被測氣體的濃度。
氧分析儀常量氧一般要求的測量范圍0～100%，微量氧一般要求的測量范圍0～10000ppm，氧純度分析一般要求的測量范圍98.00%～100.00%。氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢來測定氧含量的傳感器，其核心的氧化鉆管安置在一微型電爐內，位于整個探頭的頂端。氧化鋯管是由氧化鋯材料摻以一定量的氧化憶或氧化鈣經高溫燒結后形成的穩定的氧化鉆陶瓷燒結體。由于它的立方晶格中含有氧離子空穴，因此在高溫下它是良好的氧離子導體。因其這一特性，在一定高溫下，當鋯管兩邊的氧含量不同時，它便是一個典型的氧濃差電池，在此電池中，空氣是參比氣，它與煙氣分別位于內外電極。
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