热磁式氧气分析仪主要是利用氧的磁特性工作的，例如，氧气比其他组分的磁化率大得多，并且其他组分的磁化率近似相等，随着温度的升高，气体的磁化率将迅速下降。
热磁式氧气分析仪的原理如图8‐3所示，发送器是热磁式氧气分析仪中的检测部件，在经过了一系列复杂的变换过程后，最终将混合气体中氧含量的变化转换为电信号的变化。发送器的结构是一个中间有通道的环形气室。被测气体由下部进入，到环形气室后沿两侧往上走，最后由上部出口排出。当中间通道上不加磁场时，两侧的气流是对称的，中间通道无气体流动。
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在中间通道外面，均匀地绕以热电阻丝(常用铂丝)，它既起加热中间通道的作用，同时也起温度的敏感元件作用。电阻丝的中间有一根抽头，把电阻丝分成两个阻值相等(在相同的温度下)的电阻R1、R2，R1、R2与另两个固定电阻R3、R4一起构成测量电桥。当电桥接上电源时，R1、R2因发热使中间通道温度升高。若此时中间通道无气流通过，则中间通道上各处温度相同，R1=R2，测量电桥输出为零。
在中间通道的左端装有一对磁极。当温度为T0在环形气室中流动的气体流经该强磁场附近时，若气体中含有氧气等顺磁性介质，则这些气体受磁场吸引而进入中间通道，同时被加热到温度T。被加热的气体由于磁化率的减小受磁场的吸引力变弱，而在磁极左边尚未加热的气体继续受较强的磁场吸引力而进入通道，结果将原先已进入通道受磁场引力变弱的气体推出。如此不断进行，在中间通道中自左向右形成一连续的气流，这种现象称热磁对流现象，该气流称作磁风。若控制气样的流量、温度、压力和磁场强度等不变，则磁风大小仅随气样中氧含量的变化而变化。
热磁对流的结果将带走电阻丝R1和R2上的部分热量，但由于冷气体先经R1处，故R1上被气体带走的热量要比R2上带走的热量多，于是R1处的温度低于R2处的温度，电阻值R1