一、前言　　
　　1989年能斯特（Nernst）發現穩定氧化鋯在高溫下呈現的離子導電現象。從此氧化鋯成為研究和開發應用普遍的一種固體電解質，它已在高溫技術，特別是高溫測試技術上得到廣泛應用。由于氧探頭與現有測氧儀表(如磁氧分析器、電化學式氧量計、氣象色譜儀等)相比，具有結構簡單，響應時間短(0.1s～0.2s)，測量范圍寬(從ppm到百分含量)，使用溫度高(600℃～1200℃)，運行可靠，安裝方便，維護量小等優點，因此在冶金、化工、電力、陶瓷、汽車、環保等工業部門得到廣泛的應用。

二、氧探頭的測氧原理
　　在氧化鋯電解質(ZrO2管)的兩側面分別燒結上多孔鉑（Pt）電極，在一定溫度下，當電解質兩側氧濃度不同時，高濃度側(空氣)的氧分子被吸附在鉑電極上與電子（4e）結合形成氧離子O2-，使該電極帶正電，O2-離子通過電解質中的氧離子空位遷移到低氧濃度側的Pt電極上放出電子，轉化成氧分子，使該電極帶負電。兩個電極的反應式分別為：  
    參比側：O2+4e——2O2-
    測量側：2O2-－4e——O2
這樣在兩個電極間便產生了一定的電動勢，氧化鋯電解質、Pt電極及兩側不同氧濃度的氣體組成氧探頭即所謂氧化鋯濃差電池。兩級之間的電動勢E由能斯特公式求得：可
E=                             (1)
式中，EmV―濃差電池輸出，
n 4―電子轉移數，在此為
R理想氣體常數，8.314 W·S／mol —
T （K） F96500 C;PP1——待測氣體氧濃度百分數0——參比氣體氧濃度百分數 —法拉第常數，—溫度


  該分式是氧探頭測氧的基礎，當氧化鋯管處的溫度被加熱到600℃～1400℃時，高濃度側氣體用已知氧濃度的氣體作為參比氣，如用空氣，則P，將此值及公式中的常數項合并，又實際氧化鋯電池存在溫差電勢、接觸電勢、參比電勢、極化電勢，從而產生本地電勢CmV）實際計算公式為：（0 =20.6%
EmV）=0.0496Tln（0.2095/P1）±CmV）（（
C本地電勢(新鎬頭通常為±1mV) =
可見，如能測出氧探頭的輸出電動勢E和被測氣體的溫度T，即可算出被測氣體的氧分壓（濃度）P1 ，這就是氧化鋯氧探頭的基本檢測原理。