氧傳感器實(shí)質(zhì)上是氧電池，陰極為氧電極，陽極為適當(dāng)?shù)慕饘?。因氧需借助金屬放電，通常這種氧電池的陰極為金，陽極為鉛，內(nèi)充弱酸電解液，并以覆膜與樣氣分隔，氧能通過覆膜進(jìn)入傳感器而電解質(zhì)不外溢。在金鉛電極處，氧分子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，這個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程由電荷的收集而產(chǎn)生可測(cè)量的電流。其反應(yīng)式如下：
陰極:o2+4h++4e-→2h2o
陽極:2pb + 2h2o→2pbo + 4h++ 4e-
電池總反應(yīng):o2+ 2pb→2pbo
覆膜原電池式氧傳感器是一種電流型測(cè)量器件,它可用擴(kuò)散電流模型來進(jìn)行描述,其工式如下：
i=nfad/l·c…………………(1)
式中:
n為反應(yīng)電子數(shù)
f為法拉第常數(shù)
a為陰極表面積
d為氧擴(kuò)散系數(shù)
l為透氣膜外表至陰極表面的距離
c為溶氧濃度
當(dāng)電池的材料、結(jié)構(gòu)確定時(shí),在一定溫度下,式(1)可簡化為：
i=k·c…………………(2)
由式（2）可以看出，傳感器輸出的電流與氧濃度成正比,為線性元件。