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氧氣監(jiān)測(cè)儀有兩種主要工作原理：原電池型和氧化鋯固體電解質(zhì)型,。其他方法包括“磁性類(lèi)型"和“可調(diào)諧波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光光譜類(lèi)型",。
1.原電池類(lèi)型
它由允許外界氧氣通過(guò)的樹(shù)脂膜、金 (Au) 和鉛 (Pb) 電極以及電解質(zhì)（氫氧化鉀水溶液）組成,。每個(gè)電極上都會(huì)發(fā)生以下反應(yīng),。
陽(yáng)極：Pb + 2OH - → Pb 2+ +H2O + 2e -
陰極：O 2 + 2H 2 O + 4e - → 4H 2 O
陽(yáng)極釋放的電子到達(dá)陰極，從空氣中獲取的氧氣捕獲陽(yáng)極釋放的電子,。這種電子流（電流）與氧氣濃度成正比,，因此可以通過(guò)測(cè)量電流來(lái)測(cè)量氧氣濃度。該反應(yīng)是自發(fā)發(fā)生的,，因此不需要電源來(lái)驅(qū)動(dòng)傳感器,。
2.氧化鋯固體電解質(zhì)法
該方法使用氧化鋯電池，利用氧化鋯在500°C或更高的高溫下表現(xiàn)出固體電解質(zhì)特性的事實(shí),。氧化鋯含有負(fù)氧離子（O 2 ? ）的特性,，允許離子從高氧濃度的氣體（大氣中）傳導(dǎo)到低氧濃度的氣氛（例如工業(yè)爐內(nèi)） 。
通過(guò)該離子的傳導(dǎo)產(chǎn)生電位差,，在高O 2濃度側(cè)和低O 2濃度側(cè)設(shè)置電極,，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這種關(guān)系就像電池的正極和負(fù)極一樣,。
O 2高濃度側(cè)：O 2 + 4e - → 2O 2 -
O 2低濃度側(cè)：2O 2 - → O 2 + 4e -
由于電極之間產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)遵循能斯特方程（見(jiàn)下文）,，因此可以確定每個(gè)電極處的氧分壓。
E= (RT/4F) ·ln (PA/PB)
（R：氣體常數(shù),、T：溫度,、F：法拉第常數(shù)、PA：高濃度側(cè)氧分壓（大氣中）,、PB：低濃度側(cè)氧分壓）
溫度通過(guò)附在氧化鋯上的熱電偶測(cè)量,。另外，在約400℃以下的氣氛下，通過(guò)取樣管將目標(biāo)氣體導(dǎo)入裝置內(nèi),，使用鉑加熱器等將氧化鋯池加熱至規(guī)定溫度（取樣法）,。這是因?yàn)闉榱耸寡趸啺l(fā)揮固體電解質(zhì)的作用，需要500℃以上的溫度,。
