Η βασική λειτουργία ενός αναλυτή οξυγόνου είναι να ανιχνεύει και να ποσοτικοποιεί την αναλογία οξυγόνου σε ένα δείγμα αερίου. Υπάρχουν διάφορες τεχνολογικές προσεγγίσεις για την επίτευξη αυτού του στόχου, η καθεμία με τις συγκεκριμένες εφαρμογές και τα πλεονεκτήματά της.
Μια κοινή τεχνολογία βασίζεται στην ηλεκτροχημική αρχή. Αυτοί οι αισθητήρες περιέχουν ένα διάλυμα ηλεκτρολύτη και δύο ή περισσότερα ηλεκτρόδια. Όταν το δείγμα αερίου διαχέεται στον αισθητήρα, το οξυγόνο υφίσταται μια χημική αντίδραση στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό σήμα ανάλογο με τη συγκέντρωση οξυγόνου. Τα όργανα που βασίζονται σε αυτήν την αρχή είναι συνήθως απλά στη δομή και σχετικά φθηνά, καθιστώντας τα κατάλληλα για φορητές συσκευές και μακροπρόθεσμη διαδικτυακή παρακολούθηση. Ωστόσο, ο ηλεκτρολύτης μπορεί να καταναλωθεί, επομένως ο αισθητήρας έχει περιορισμένη διάρκεια ζωής και απαιτεί περιοδική αντικατάσταση.
Μια άλλη ευρέως χρησιμοποιούμενη αρχή είναι ο παραμαγνητισμός. Τα μόρια οξυγόνου είναι παραμαγνητικά, που σημαίνει ότι έλκονται από ένα μαγνητικό πεδίο. Οι παραμαγνητικοί αναλυτές προσδιορίζουν τη συγκέντρωση οξυγόνου μετρώντας τη δύναμη που ασκείται στο αέριο σε ένα μη-μη ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο. Αυτά τα όργανα έχουν γρήγορο χρόνο απόκρισης, υψηλή ακρίβεια και δεν επηρεάζονται από άλλα συστατικά στο υπόβαθρο αέριο, γεγονός που τα καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλα για τη μέτρηση οξυγόνου υψηλής-καθαρότητας ή ως το κύριο συστατικό σε σύνθετα μείγματα αερίων. Ωστόσο, η δομή τους είναι σχετικά πολύπλοκη και η τιμή τους είναι συνήθως υψηλότερη από τους ηλεκτροχημικούς αισθητήρες.
Οι αισθητήρες ηλεκτρολυτών στερεάς κατάστασης-με βάση τη ζιρκονία-είναι επίσης μια σημαντική τεχνολογία. Λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες και το υλικό ζιρκονίας επιτρέπει στα ιόντα οξυγόνου να περάσουν. Ο αισθητήρας έρχεται σε επαφή με ένα αέριο αναφοράς και το δείγμα αερίου στις αντίθετες πλευρές. Η διαφορά στη μερική πίεση του οξυγόνου δημιουργεί μια ηλεκτροκινητική δύναμη, η οποία έχει μια σαφή σχέση με τη συγκέντρωση οξυγόνου. Αυτή η τεχνολογία είναι πολύ κατάλληλη για περιβάλλοντα υψηλών{{6} θερμοκρασιών, όπως η παρακολούθηση της απόδοσης καύσης σε λέβητες και κλιβάνους, και μπορεί να αντέξει σε σκληρές συνθήκες λειτουργίας.
Οι οπτικές αρχές, όπως η φασματοσκοπία απορρόφησης λέιζερ με συντονισμό διόδου (TDLAS), γίνονται επίσης όλο και πιο δημοφιλείς. Αυτή η μέθοδος αναλύει τη συγκέντρωση μετρώντας τον βαθμό στον οποίο ένα λέιζερ συγκεκριμένου μήκους κύματος απορροφάται από τα μόρια οξυγόνου. Αυτή η μέθοδος δεν είναι-επαφή, είναι εξαιρετικά γρήγορη σε απόκριση και δεν απαιτεί σχεδόν καμία συντήρηση, αλλά το αρχικό κόστος εξοπλισμού είναι υψηλότερο.
Η επιλογή της αρχής του αναλυτή εξαρτάται από τις συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής, συμπεριλαμβανομένου του εύρους συγκέντρωσης οξυγόνου που πρέπει να μετρηθεί, των απαιτήσεων ακρίβειας, της ταχύτητας απόκρισης, των περιβαλλοντικών συνθηκών και των περιορισμών του προϋπολογισμού.