氧化锆是一种固体电解质，当材料两面有不同浓度的氧存在的，含氧量高的一侧的氧离子将通过电解质令的氧空穴向低脓度氧侧迁移;由于浓差化学势的存在而导至浓差电动势。因此根据电动势的大小即可直接测出浓度的差值。
大多数情况下以空气为参考统气浓度，即浓差电他的一面为容积含氧量21%的空气，另一测为被测的烟气、这样根据已知的换算关系，即可由测得的电势求出烟气小的合贸星，或者在二次仪表上直接把氧的浓度显示出来。
一般应将浓差电购置于一固定的温度环境中，因环境温度对所产生的电势有很大的影响，如从600℃变化到1200℃时，同样的氧气浓度差，所产生的电势可差一倍。一般加热炉可将浓差电池固定在700-800℃范围内。在测氧的同时应测量取样点的温度。
这种测量方法没有滞后，但应注意测量元件的“中毒”和损坏。