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氧化鋯管元件是氧探頭的核心部件，由它發生氧濃差電勢信號。氧化鋯管是陶瓷類金屬氧化物，使用時必須防止劇烈顫動，避免損壞鋯管元件。
熱電偶是探頭內置加熱器恒溫控制之用，也是測量鍋爐、窯爐煙道中被測氣體的溫度的元件，為氧量計算供應一個溫度信號。
加熱器的效果是供應氧化鋯固體電解質元件正常作業所需的溫度，然后使其在低于600℃的被測煙氣環境中也能正常作業。
來自氧探頭的氧電勢信號、熱偶溫度信號經放大送A/D轉化電路，與校正系數一同進行數據處理，即可得出氧含量的百分含量。同時，體系可實行氧電勢、探頭溫度、校正系數值的顯示，并對鋯管的加熱電爐進行恒溫控制，且輔以斷偶、超溫保護、熱偶反接保護，確保體系可靠作業。
按檢測辦法的不同，氧化鋯氧探頭分為兩大類：采樣檢測式氧探頭及直插式氧探頭。
采樣檢測式氧探頭
采樣檢測辦法是經過扶引管，將被測氣體導入氧化鋯檢測室，再經過加熱元件把氧化鋯加熱到作業溫度（750℃以上）。氧化鋯一般選用管狀，電極選用多孔鉑電極。其長處是不受檢測氣體溫度的影響，經過選用不同的導流管可以檢測各種溫度氣體中的氧含量，這種靈活性被運用在許多工業在線檢測上。其缺點是反應時間慢；結構雜亂，簡略影響檢測精度；在被檢測氣體雜質較多時，采樣管簡略堵塞；多孔鉑電極簡略受到氣體中的硫，砷等的腐蝕以及細微粉塵的堵塞而失效；加熱器一般用電爐絲加熱，壽數不長。
在被檢測氣體溫度較低（0℃～650℃），或被測氣體較清潔時，適合采樣式檢測辦法，如制氮機測氧，實驗室測氧等。
直插檢測式氧探頭
直插式檢測是將氧化鋯氧量分析儀直接插入高溫被測氣體，直接檢測氣體中的氧含量，這種檢測辦法適合被檢測氣體溫度在700℃～1150℃時（特殊結構還可以用于1400℃的高溫），它利用被測氣體的高溫使氧化鋯到達作業溫度，不需另外用加熱器。直插式氧探頭的技能關鍵是陶瓷材料的高溫密封和電極問題。
由于需要將氧化鋯氧量分析儀直接插入檢測氣體中，對氧探頭的長度有較高要求，其有效長度在500mm～1000mm左右，特殊的環境長度可達1500mm。且檢測精度，作業穩定性和使用壽數都有很高的要求，因而直插式氧探頭很難選用傳統氧化鋯氧探頭的整體氧化鋯管狀結構，而多采納技能要求較高的氧化鋯和氧化鋁管銜接的結構。密封功能是這種氧化鋯氧探頭的最關鍵技能之一。現在國際上最先進的銜接辦法，是將氧化鋯與氧化鋁管永久的焊接在一同，其密封功能極佳，與采樣式檢測辦法比，直插式檢測有清楚明了的長處：氧化鋯直接接觸氣體，檢測精度高，反應速度快，保護量較小。
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