氧化鋯傳感器是使用穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷的氧離子傳導(dǎo)特性在650℃或更高的環(huán)境中設(shè)計(jì)的。在一定的溫度條件下，如果氧化鋯塊體陶瓷兩側(cè)的氣體中存在不同的氧分壓（即氧濃度），則氧化鋯陶瓷內(nèi)部會(huì)發(fā)生一系列反應(yīng)，并且氧離子遷移。此時(shí)，可以通過(guò)二氧化鋯兩側(cè)的引出電極測(cè)量穩(wěn)定的毫伏級(jí)信號(hào)，我們將其稱(chēng)為氧勢(shì)。

　　氧化鋯傳感器遵循能斯特方程：其中E是氧化鋯傳感器輸出的氧勢(shì)（mv），Tk是爐內(nèi)的絕對(duì)溫度（K），P1和P2是兩側(cè)氣體的氧分壓，二氧化鋯。在實(shí)際應(yīng)用中，將二氧化鋯的一側(cè)引入已知氧濃度的氣體（通常是空氣）中，我們將其稱(chēng)為參考?xì)怏w。另一方面是要測(cè)量的氣體，這是我們想要檢測(cè)的爐子中的氣氛。氧化鋯傳感器輸出的信號(hào)是氧勢(shì)信號(hào)。通過(guò)能斯特方程，我們可以得到氧氣分壓與爐內(nèi)氣氛中的氧勢(shì)之間的關(guān)系。

　　當(dāng)參考?xì)怏w是空氣時(shí)，它可以表示為:其中E是氧化鋯傳感器輸出氧勢(shì); Tk是爐內(nèi)的絕對(duì)溫度; P02是爐內(nèi)的氧分壓。 氧化鋯傳感器產(chǎn)品配有自加熱裝置。溫度通 常保證在700°C,因此TK值基本恒定，因此爐內(nèi)的氧分壓濃度可以通過(guò)上式直接測(cè)量。在I程應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)氣體用于校準(zhǔn)氧化鋯傳感器輸出氧勢(shì)E和氧分壓濃度PO2之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于精確的，此方法也是最準(zhǔn)確的校準(zhǔn)方法。