氧化鋯氧分析儀主要由氧化鋯探頭和氧量變送器兩部分組成。
一、氧化鋯探頭。氧化鋯探頭是氧分析器的檢測部件，其核心就是氧化鋯固體電解質氧濃差電池。它的作用是將被測氣體的氧含量轉換成氧濃差電勢。
要使氧化鋯探頭輸出的濃差電勢信號和待測氣體的氧濃度成單值函數關系，必須使探頭的工作溫度保持恒定。現常用的方法有兩種；一種是在探頭內部設置溫度控制系統，使探頭置于恒定的工作溫度之中；另一種是采用熱電偶來檢測探頭感受的實際工作溫度，然后把此熱電勢信號送至氧量變送器，在變送器中進行溫度補償運算，以消除溫度對濃差電勢信號的影響。根據所采用的方法不同，氧化鋯探頭結構有直插式、直插加熱恒溫式和恒溫抽氣式三種。其中直插式探頭采用溫度補償運算方法，后兩種探頭采用恒溫的方法。
國產氧化鋯氧分析器多數采用直插式氧化鋯探頭，它主要由氧化鋯固體電解質材料、鉑電極，碳化硅過濾器、鎧裝熱電偶氧化鋁管及金屬套管等組成，碳化硅過濾器用于濾去粉塵，熱電偶用來檢測探頭感受的實際工作溫度，金屬套管則是為了使檢測部件免受機械損傷。
二、氧量變送器。氧量變送器的作用就是把濃差電勢轉挨成0-10mA或4-20mA直流電流，輸出給顯示儀表或調節器。它由下列幾部分組成。
(1)高阻抗變換器。氧化鋯探頭檢測部件是一個氧濃差電池，，其本身具有較大的內阻，為了使濃差電池產生的電勢信號全部(或接近全部)輸出給氧量變送器，必須使流過濃差電池的電流為零或接近于零。為此，氧量變送器的輸入回路采用高輸入阻抗的阻抗變換級，以保證流過濃差電池的電流近似為零。
(2)溫度變換級。這是為在后面的除法器電路中，進行探頭溫度補償運算而設置的。氧量變送器采用類似兩函數式相除，將其公因式相消來進行溫度補償運算。
