在氧化锆电解质(ZrO2管)的两侧面分别烧结上多孔铂（Pt）电极，测量电池本体分为3层：铂(电极)─氧化锆(电解质)─铂(电极)。铂电极是多孔性的。烟道气体通过过滤器或校验气体通过传导管进入测量电池被测气体一侧，而另一侧为参比空气(含氧20.60％)。
两种含氧浓度不同的气体作用在测量电池中，便产生一个以对数为规律的电势(两侧的氧浓度差愈大， 电势信号愈大)。毫伏信号经氧分析仪转换成0—10mA或4－20mA标准电流。此电流由氧化锆氧分析仪接线端子输出。
测量电池的工作温度设置为高于650℃的恒定温度, 为了保持工作温度恒定，用一支Ｋ型热电偶测量电池的工作温度，经氧分析仪内的温度控制器调节加热器的加热电压。
当测量烟气温度高于700℃时，氧化锆传感器组成中省去加热器和测温热电偶。
在理想状态下，当被测烟气与参比气体浓度一样时， 其输出电势E值为 0 mV，但在实际应用中，锆管实际条件和现场情况均不是理想状态。 故事实上的锆管是偏离此值的。实际上，一定氧含量锆管输出的电势为理论值和本底电势的和，我们称为无浓差条件下锆管输出的电势值为本底电势或称为零位电势，此值的大小又在不同温度下呈不同的值， 并且随锆管使用期延长而变化。 因此， 如不对此情况处理，会严重影响整套氧化锆测氧仪的准确和探头寿命。