由上述可知，混合气体的磁化率反应了气体中含氧量的多少。但是，实际中含氧混合气体的磁化率的绝对值是很小的，直接测量磁化率用以反映气体中含氧量的多少是困难的。因此，热磁式氧分析仪是利用气体磁化率变化所引起的另一物理现象—热磁对流或磁风来间接测量的。
热磁式氧分析仪的工作原理如图5-5所示。检测器本身是一个中间有通道的环形管，被侧气体进入环形管后沿两侧流过环形管，然后再汇集在一起从上方的出口流出。在无外磁场存在的情况下，中间通道两侧的气流是对称的，所以中间通道无气体流动.在中间通道的外面均匀地绕以金属丝(如铂丝)，它已通过电流后既起到电阻加热丝的作用，同时又起到检测温度变化的测温元件的作用.电阻丝分左右两部分，即R1及R2，它们分别接入测量桥路作为电桥的两个桥臂.以测量中间通道两端的滋度差别。
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在中间通道左端加一恒定的非均匀外磁场.当待测气体中含有氧气时，由于磁场的吸引作用，顺磁性的氧气就被吸入磁场.即进入水平通道.由于通道外绕的电阻丝通以电流后的加热作用.使进入水平管道的气体被加热而温度升高，而由于温度的升高，其磁化率大为降低。
因此，在环形通道中的冷气体其磁化率要比水平通道中已被加热的气体的磁化率大得多，即它们受磁场的吸引力也就大得多.这样，磁化率较大的冷气体.就对处于磁场内温度较高的热气体产生一个排斥力.这样就把热气体(由左侧向右侧)排挤出磁场，这种现象就是所谓热滋对流.或称之为磁风。由于热磁对流的作用，在水平通道内就有气体自左端流入，右端排出.再进入环形通道中，与来自入口的气体一起向.上由出口排出。上述热磁对流的强弱是由被测气体中含氧量的多少而定的。
在上述过程中，混合气体中氧含量的变化转换成热磁对流的变化。由于热磁对流的结果，电阻丝R1上被水平管道中的气流带走的热量要比电阻丝R2上被带走的热量大(因冷气体先经过R1处).于是R1的温度低于R2的温度，这样就使R1的电阻值小于R2的电阻值.由R1,R2,R3,R1组成的电桥就有输出信号。输出信号的大小反应了被测气体中氧含量的多少。
理论分析说明，当外加磁场强度、气体的温度、压力选定后、且在操作条件不变时均延常数，那么，上述电桥输出信号仅是混合气体中氧含量的函数。
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