检测氧含量在工业生产和环境保护等领域具有十分重要的意义。而氧化锆氧含量传感器以其独特的反应机理，能够测量出高粉尘、高温和混合气体的氧含量并广泛应用于汽车、内燃机车尾气以及各种工业炉烟气等氧含量的连续监测。
氧化锆氧传感器的基本原理是能斯特原理（1889），Walther Nernst流电元素的物理行为。1989年能斯特（Nernst）发现稳定氧化锆在高温下呈现的离子导电现象。从此氧化锆成为研究和开发应用普遍的一种固体电解质，它已在高温技术，特别是高温测试技术上得到广泛应用。由于氧探头与现有测氧仪表（如磁氧分析器、电化学式氧量计、气象色谱仪等）相比，具有结构简单、响应时间短（0.1s~0.2s）、测量范围宽（从ppn到百分含量）、使用温度高（600℃～1200℃）、运行可靠、安装方便、维护量小等优点，因此在冶金、化工、电力、陶瓷、汽车、环保等工业部门得到广泛的应用。
2 氧化锆氧探头的结构类型及工作原理
按检测方式的不同，氧化锆氧探头分为两大类∶采样检测式氧探头及直插式氧探头。
2.1采样检测式氧探头
采样检测方式是通过导引管，将被测气体导入氧化锆检测室，再通过加热元件把氧化锆加热到工作温度（750℃以上）。氧化锆一般采用管状，电极采用多孔铂电极（如图2）。其优点是不受检测气体温度的影响，通过采用不同的导流管可以检测各种温度气体中的氧含量，这种灵活性被运用在许多工业在线检测上。其缺点是反应时间慢；结构复杂，容易影响检测精度;在被检测气体杂质较多时，采样管容易堵塞;多孔铂电极容易受到气体中的硫、砷等的腐蚀以及细小粉尘的堵塞而失效;加热器一般用电炉丝加热，寿命不长。在被检测气体温度较低（0℃～650℃），或被测气体较清洁时，适宜采样式检测方式，如制氮机测氧，实验室测氧等。
3氧探头的工业应用
在工业锅炉、加热炉上的应用∶
氧探头使用时，引入被测气体的方式有直插式和采样检测式两种。直插式响应时间短、不需要加热器、结构简单、小型轻便，但要求同时检测被测气体的温度。采样检测式由于氧探头的温度由加热器控制，因此测量精度高、工作可靠，但响应时间取决于气体的流量。
直插式氧分析器已广泛应用在锅炉和加热炉的烟气含氧量的测定。作此用途的氧探头多采用管状结构，此管可以两端开口，也可以单端开口，目前市场出现多的是后一种。ZrO2管内外壁上涂有多孔Pt电极，由内外电极分别向管端引伸并在端部接出Ni Cr丝作信号输出用，从而控制燃烧系统实现低氧燃烧，达到降低热能损失、节约能源的目的。
4氧传感器的安装
合理的安装是保证氧传感器可靠运行的关键，氧化锆使用的好坏，在很大程度上取决于正确选择测点位置。
4.1 采样测量点
确定测量点是首要的工作，它应遵循如下几项原则∶
（1）测量温度的保持。若测量温度在500℃以下，由于氧化锆的内阻很高，使输出电势很小，难以测量准确;反之测点温度过高，影响锆头的使用寿命。—般正确的位置应选在温度为600-850℃，所以测氧的取样点必须是高温烟气。而且要确保烟样被抽到氧化锆探头处保持至少600℃。
（2）选择的测量点要求能正确反映所检测的炉内气体，以保证氧传感器输出信号的真实性，尽量避开回风死角;
（3）测量点不可太靠近燃烧点或喷头等部位，这些部位的气体处于剧烈反应中，会造成氧传感器检测值剧烈波动失真，因此选择测点处不能有明火冲刷探头，并尽量避免或减少可燃性气体出现;
（4）避免放在可能震动、震荡、碰撞的位置，以免损坏传感器或探头。
5氧传感器的使用和维护
5.1连接加热控制
采样检测式氧探头，只有在氧传感器连接了加热控制以后才能正常工作，冷态下输出的是随机信号，不代表任何意义，氧传感器在接入加热控制以后，在室温条件下既可以开始正常的气体检测。一般的探头调零就是在室温下，加热探头以后，通过对空气的测量，用数字万用表测量此时探头输出毫伏值，此数值就是该探头的零位偏差数值，在显示仪表中需要加入该零位偏差来修正仪表显示的氧浓度。
6结论
氧化锆测氧仪具有结构简单、响应时间短、测量范围宽、使用温度高、运行可靠、安装方便、维护量小等优点，因此在冶金、化工、电力、陶瓷、汽车、环保等工业部门得到广泛的应用。
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