氧化锆氧气传感器是利用氧化锆陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内燃烧空然比，保证产品质量及尾气排放达标的测量元件，广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制。它是目前佳的燃烧气氛测量方式，具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量，又可缩短生产周期，节约能源。

氧化锆（ZrO₂）是一种陶瓷，一种具有离子导电性质的固体。在常温下为单斜晶体， 当温度升高到 1150°C时，晶型转变为立方晶体，同时约有7%的体积收缩；当温度降低时，又变为单斜晶体。若反复加热与冷却，ZrO₂就会破裂，因此，纯净的 ZrO₂不能用作测量元件。如果 ZrO₂中加入一定量的氧化钙或氧化钇作稳定剂，再经过高温焙烧， 则变为稳定的氧化锆材料。这时，四价的锆被二价的钙或三价的钇置换， 同时产生氧离子空穴，所以 ZrO₂属于阴离子固体电解质。ZrO₂主要通过空穴的运动而导电， 当温度达到 600°C 以上时，ZrO₂就变为良好的氧离子导体。

在氧化锆电解质的两面各烧结一个铂电极，当氧化锆两侧的氧分压不同时，氧分压高的一侧的氧以离子形式向氧分压低的一侧迁移，结果使氧分压高的一侧铂电极推动电子显正电，而氧分压低的一侧铂电极得到电子显负电，因而在两铂电极之间产生氧浓差电势。此电势在温度一定时只与两侧气体中氧气含量的差（氧浓差）有关。若一侧氧气含量已知（如空气中氧气含量为常数），则另一侧氧气含量（如烟气中氧气含量）就可用氧浓差电势表示，测出氧浓差电势，便可知道烟气中氧气含量。当温度改变时，即使烟气中氧气含量不变，输出的氧浓差电势也要改变。所以，现在使用的氧化锆氧气传感器均装有恒温装置，使氧化锆氧气传感器工作在恒定温度下，以保证测量的准确度。