氧化鋯傳感器是使用穩定的氧化鋯陶瓷的氧離子傳導特性在650℃或更高的環境中設計的。在一定的溫度條件下，如果氧化鋯塊體陶瓷兩側的氣體中存在不同的氧分壓（即氧濃度），則氧化鋯陶瓷內部會發生一系列反應，并且氧離子遷移。此時，可以通過二氧化鋯兩側的引出電極測量穩定的毫伏級信號，我們將其稱為氧勢。

　　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（mv），Tk是爐內的絕對溫度（K），P1和P2是兩側氣體的氧分壓，二氧化鋯。在實際應用中，將二氧化鋯的一側引入已知氧濃度的氣體（通常是空氣）中，我們將其稱為參考氣體。另一方面是要測量的氣體，這是我們想要檢測的爐子中的氣氛。氧化鋯傳感器輸出的信號是氧勢信號。通過能斯特方程，我們可以得到氧氣分壓與爐內氣氛中的氧勢之間的關系。

　　當參考氣體是空氣時，它可以表示為:其中E是氧化鋯傳感器輸出氧勢; Tk是爐內的絕對溫度; P02是爐內的氧分壓。 氧化鋯傳感器產品配有自加熱裝置。溫度通 常保證在700°C,因此TK值基本恒定，因此爐內的氧分壓濃度可以通過上式直接測量。在I程應用中，標準氣體用于校準氧化鋯傳感器輸出氧勢E和氧分壓濃度PO2之間的對應關系。對于精確的，此方法也是最準確的校準方法。