氧分析儀廣泛應(yīng)用于電力、化工、鋼鐵等氧含量檢測，而煙氣中氧含量判斷是作為確定鍋爐系統(tǒng)中燃燒充分的依據(jù)，目前氧分析儀有磁氧分析儀、激光法氧分析儀、燃料電池法氧分析儀、氧化鋯法氧分析儀等。氧化鋯氧分析儀是目前主流，而目前應(yīng)環(huán)保部門的要求，因燃料燃燒不充分產(chǎn)生SO2、NO2、CO等污染氣體，相關(guān)工廠企業(yè)已經(jīng)強(qiáng)制安裝氧量分析儀，氧化鋯氧量分析儀最為普及。在國內(nèi)，一次能源消費(fèi)占比在煤炭上依然較高，2010到2018年一直超過50%，而世界平均水平遠(yuǎn)低于30%的水平，國內(nèi)對煤炭依賴程度高，對于煤炭能源加工工廠的環(huán)保監(jiān)測依然占據(jù)很大需求。
1889年能斯特（Nernst）發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定氧化鋯在高溫下呈現(xiàn)的離子導(dǎo)電現(xiàn)象，在 700℃左右的高溫條件下，氧化鋯是氧離子的良好導(dǎo)體。氧化鋯鋯池被加熱到一定溫度，鋯池所產(chǎn)生的的電動(dòng)勢來表征被測氣體百分比氧濃度。
氧化鋯探頭由鋯池、加熱元件、絕緣子、控制熱電偶、過濾器、信號引線、高溫密封管等組成。氧化鋯鋯池是頂針型感測元件，在封閉端安裝有內(nèi)電極和外電極，內(nèi)電極暴露在進(jìn)入鋯池開口端的煙道氣體中，外電極處有通過泵供應(yīng)參比氣體因此處于氧氣含量20.95%的恒定分壓下，鋯池溫度由加熱器及控制熱電偶恒定保持為700℃。氧化鋯是一種當(dāng)溫度超過600℃時(shí)只傳導(dǎo)氧離子的電解質(zhì)，故而鋯池電極輸出端之間產(chǎn)生的電動(dòng)勢隨著參比電極與策略電極之間的氧分壓差比率以及氧化鋯溫度的變化而變化。依據(jù)能斯特方程，接觸煙道氣體的電極會隨著煙氣的氧含量影響氧分壓變化導(dǎo)致鋯池輸出電動(dòng)勢的變化。氧化鋯輸出電動(dòng)勢隨著氧含量的減小對數(shù)行地增加，從而滿足低氧含量下具有高靈敏度測試要求。
