氧化鋯氧分析儀依據濃差電池原理構成，和其它電池一樣，它具有兩個半電池，而在兩電極之間，用氧化鋯作固體電介質。在高溫下，當氧化鋯兩側有氧濃差時，就形成了氧濃差電池，電池電動勢的大小可根據Nernst公式計算，即：式中：E—濃差電池輸出，mV;n—電子轉移數，在此為4；R—理想氣體常數，8.314W·S／mol；F—法拉第常數，96500C；T—溫度，K；P″O2—高濃度側氧分壓；P′O2—低濃度側氧分壓。當電池工作溫度固定于700℃時，上式為：

 

　　由上式可知，在溫度700℃時，當固體電介質一側氧分壓為空氣(20.6%)時，由濃差電池輸出電動勢E，就可以計算出固體電介質另一側氧分壓，這就是氧化鋯氧量自動分析儀的測氧原理。

 

　　整套儀器由氧量檢測器、信號轉換器及有關附件組成。

 

　　氧化鋯氧分析儀由防塵裝置、氧化鋯管、加熱電爐、測溫熱電偶、接線盒以及殼體等主要部件組成。整個裝置采用全封閉型結構，以增加整個裝置的密封性能，提高使用壽命。氧化鋯管是該檢測器的核心，由它產生氧濃差電勢信號，使用時應注意避免劇烈震動，以免損壞。檢測器內加熱電爐的作用是提供氧化鋯元件正常工作所需的溫度，為延長加熱電爐的壽命，在工藝上做了特殊的處理。

 

　　由于檢測器本身帶有加熱裝置，因而在低于600℃的環境中仍能正常工作。4.2信號轉換器Zr02-Ⅱ型微機化氧量自動分析儀的信號轉換器實際上是一個小型的測控系統，由單片機作為中央控制系統。將來自氧量檢測器的模擬信號（氧勢、熱電勢）分別調制成0-10KNz調頻信號，經光電隔離后送至計算機，采用調頻方式能將儀表輸入、輸出相互隔離，這樣就消除了諸如大電流跳變所引起的干擾，能夠克服高共模電壓，因而大大提高了儀表的抗干擾能力。

 

　　氧化鋯氧分析儀應用程序主要由主程序和子程序組成，所有的程序都采用模塊結構編制，便于修改、增加軟件功能，以滿足不同用戶的特殊需要。程序運算采用了三位浮點數，保證了運算勞動精度，對氧濃、爐溫的計算，采用查表線性插值法，對爐溫的控制采用增量式PID算式控制。