在極譜氧氣傳感器中，陽極（通常為銀）和陰極（通常為金）浸入氯化鉀電解質溶液中。通過半透膜將電極與樣品分離，這也是氧擴散到傳感器中的機制。銀陽極通常具有相對于金陰極的0.8V電壓。根據法拉第定律，代表氧濃度的分子氧消耗與電流強度成電化學比例。測量并放大由傳感器引起的輸出電流，以提供氧濃度百分比。極譜氧氣傳感器的一個好處是，當銀電極（陽極）不工作時不會消耗它。

　　存儲時間幾乎是無限的。與電化學氧氣傳感器一樣，它們對位置不敏感。由于氧氣傳感器采用獨特的極譜分析設計，該傳感器可測量溶解在液體中的氧氣。對于其他氣相氧測量，氧氣傳感器的極譜分析僅適用于百分比濃度的氧測量。相對較高的傳感器更換頻率是另一個潛在的缺點，并且維持傳感器膜和電解質也是一個問題。

　　極譜氧氣傳感器的變型是一些制造商設計了非耗盡的電荷傳感器，其使用兩個類似的電極浸入包含氫氧化鉀的電解質溶液中。通常，1.3 VDC的外部EMF跨度充當消耗或氧化反應的機制。這是因為反應電流與樣氣的氧濃度成比例。對于其他類型的氧氣傳感器，在顯示之前放大并校正從這些傳感器獲得的信號。與傳統的極譜氧氣傳感器不同，這種氧氣傳感器可以設計用于氧濃度測定和痕量濃度的痕量氧測量。然而，與氧化鋯不同，一個氧氣傳感器不可能同時測量氧濃度和痕量水平的氧濃度。這種傳感器的一個主要好處是它可以測量每十億分之一的氧濃度。傳感器對位置敏感，重置成本非常昂貴。在某些情況下，一個傳感器的價格與使用一個傳感器的另一個傳感器的價格相當。不建議用于氧濃度超過25％的應用。

　　氧化鋯氧氣傳感器這種傳感器有時被稱為“高溫”電化學傳感器，它們基于能斯特原理[W.H.尼斯（1864-1941）]。氧化鋯傳感器使用含有氧化鋯和氧化釔的固體電解質。氧化鋯探針在相對側鍍有鉑作為氧氣傳感器電極。如果要使用氧化鋯傳感器，則必須將其加熱至約650攝氏度。在該溫度下，取決于分子的主要組分，鋯晶體形成多孔，允許氧離子從較高濃度的氧移動到較低濃度的氧，這取決于氧分壓。

　　為了產生該分壓差，一個電極通常暴露于空氣（20.9％氧氣），而另一個電極暴露于樣品氣體。氧離子穿過氧化鋯的運動導致在兩個電極之間產生電壓，其大小與參考氣體和樣品氣體之間的氧差異有關。氧化鋯氧氣傳感器具有非常快的響應時間特性。另一個優點是相同的傳感器可用于測量100％的氧氣，并可用于測量痕量氧濃度。由于高溫操作的影響，頻繁的開關操作會縮短傳感器的壽命。

　　在使用過程中，這種連續加熱和冷卻，組成材料系數的系統變化經常導致“傳感器疲勞”。主要用途的氧化鋯氧氣傳感器是它們不適合在存在還原氣體（例如烴類氣體，氫氣，一氧化碳）的情況下用于痕量氧測量。在650攝氏度的操作溫度下，還原氣體與氧氣反應，導致測試之間的損失，使得測量值低于實際氧氣濃度。誤差程度與還原氣體的濃度成比例。氧化鋯氧氣傳感器是原位燃燒控制中的“事實標準”應用。

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