氧化锆氧量分析仪的构成是由氧传感器（又称氧探头、氧检测器）、氧分析仪（又称变送器、变送单元、转换器、分析仪液位计、物位计、物位变送器、液位变送器、电容式物位计、电容式液位计、电容式物位变送器、电容式液位变送器、物位开关、液位开关、电容液位计、电容物位计、液位仪表、物位仪表、电容液位变送器、电容物位变送器、射频电容式液位开关、射频电容式物位开关、电容式液位开关、电容式物位开关、音叉式液位开关）以及防尘装置、热电偶、加热器、标准气体导管、接线盒以及外壳壳体等组成。
防尘装置由防尘罩和过滤器组成，能防止烟气中的灰尘进入氧化锆锆管内部，使锆管元件免受污染，并能起到缓冲气样作用。
氧化锆管元件是氧探头的核心部件，由它产生氧浓差电势信号。氧化锆管是陶瓷类金属氧化物，使用时必须避免剧烈震动，以免损坏锆管元件。
热电偶是探头内置加热器恒温控制之用，也是测量锅炉、窑炉烟道中被测气体的温度的元件，为氧量计算提供一个温度信号。加热器的作用是提供氧化锆固体电解质元件正常工作所需的温度，从而使其在低于600℃的被测烟气环境中也能正常工作。来自氧探头的氧电势信号、热偶温度信号经放大送A/D转换电路，与校正系数一起进行数据处理，即可得出氧含量的百分含量。同时，系统可实行氧电势、探头温度、校正系数值的显示，并对锆管的加热电炉进行恒温控制，且辅以断偶、超温保护、热偶反接保护，确保系统可靠工作。
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。
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。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。
直插检测式氧探头直插式检测是将氧化锆直接插入高温被测气体，直接检测气体中的氧含量，这种检测方式适宜被检测气体温度在700℃~1150℃时（特殊结构还可以用于1400℃的高温），它利用被测气体的高温使氧化锆达到工作温度，不需另外用加热器。直插式氧探头的技术关键是陶瓷材料的高温密封和电极问题。
由于需要将氧化锆氧量分析仪直接插入检测气体中，对氧探头的长度有较高要求，其有效长度在500mm~1000mm左右，特殊的环境长度可达1500mm.且检测精度，工作稳定性和使用寿命都有很高的要求，因此直插式氧探头很难采用传统氧化锆氧探头的整体氧化锆管状结构，而多采取技术要求较高的氧化锆和氧化铝管连接的结构。密封性能是这种氧化锆氧探头的最关键技术之一。目前国际上最先进的连接方式，是将氧化锆与氧化铝管永久的焊接在一起，其密封性能极佳，与采样式检测方式比，直插式检测有显而易见的优点：氧化锆直接接触气体，检测精度高，反应速度快，维护量较小。
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