在极谱氧气传感器中，阳极（通常为银）和阴极（通常为金）浸入氯化钾电解质溶液中。通过半透膜将电极与样品分离，这也是氧扩散到传感器中的机制。银阳极通常具有相对于金阴极的0.8V电压。根据法拉第定律，代表氧浓度的分子氧消耗与电流强度成电化学比例。测量并放大由传感器引起的输出电流，以提供氧浓度百分比。极谱氧气传感器的一个好处是，当银电极（阳极）不工作时不会消耗它。

　　存储时间几乎是无限的。与电化学氧气传感器一样，它们对位置不敏感。由于氧气传感器采用独特的极谱分析设计，该传感器可测量溶解在液体中的氧气。对于其他气相氧测量，氧气传感器的极谱分析仅适用于百分比浓度的氧测量。相对较高的传感器更换频率是另一个潜在的缺点，并且维持传感器膜和电解质也是一个问题。

　　极谱氧气传感器的变型是一些制造商设计了非耗尽的电荷传感器，其使用两个类似的电极浸入包含氢氧化钾的电解质溶液中。通常，1.3 VDC的外部EMF跨度充当消耗或氧化反应的机制。这是因为反应电流与样气的氧浓度成比例。对于其他类型的氧气传感器，在显示之前放大并校正从这些传感器获得的信号。与传统的极谱氧气传感器不同，这种氧气传感器可以设计用于氧浓度测定和痕量浓度的痕量氧测量。然而，与氧化锆不同，一个氧气传感器不可能同时测量氧浓度和痕量水平的氧浓度。这种传感器的一个主要好处是它可以测量每十亿分之一的氧浓度。传感器对位置敏感，重置成本非常昂贵。在某些情况下，一个传感器的价格与使用一个传感器的另一个传感器的价格相当。不建议用于氧浓度超过25％的应用。

　　氧化锆氧气传感器这种传感器有时被称为“高温”电化学传感器，它们基于能斯特原理[W.H.尼斯（1864-1941）]。氧化锆传感器使用含有氧化锆和氧化钇的固体电解质。氧化锆探针在相对侧镀有铂作为氧气传感器电极。如果要使用氧化锆传感器，则必须将其加热至约650摄氏度。在该温度下，取决于分子的主要组分，锆晶体形成多孔，允许氧离子从较高浓度的氧移动到较低浓度的氧，这取决于氧分压。

　　为了产生该分压差，一个电极通常暴露于空气（20.9％氧气），而另一个电极暴露于样品气体。氧离子穿过氧化锆的运动导致在两个电极之间产生电压，其大小与参考气体和样品气体之间的氧差异有关。氧化锆氧气传感器具有非常快的响应时间特性。另一个优点是相同的传感器可用于测量100％的氧气，并可用于测量痕量氧浓度。由于高温操作的影响，频繁的开关操作会缩短传感器的寿命。

　　在使用过程中，这种连续加热和冷却，组成材料系数的系统变化经常导致“传感器疲劳”。主要用途的氧化锆氧气传感器是它们不适合在存在还原气体（例如烃类气体，氢气，一氧化碳）的情况下用于痕量氧测量。在650摄氏度的操作温度下，还原气体与氧气反应，导致测试之间的损失，使得测量值低于实际氧气浓度。误差程度与还原气体的浓度成比例。氧化锆氧气传感器是原位燃烧控制中的“事实标准”应用。

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