這樣在兩個電極間便產生了一定的電動勢，氧化鋯電解質、Pt電極及兩側不同氧濃度的氣體組成氧探頭即所謂氧化鋯濃差電池。兩級之間的電動勢E由能斯特公式求得：可
E= (1)
式中，EmV―濃差電池輸出，
n 4―電子轉移數，在此為R理想氣體常數，8.314 W·S／mol —T （K） F96500 C;PP1——待測氣體氧濃度百分數0——參比氣體氧濃度百分數 —法拉第常數，—絕對溫度
該分式是氧探頭測氧的基礎，當氧化鋯管處的溫度被加熱到600℃～1400℃時，高濃度側氣體用已知氧濃度的氣體作為參比氣，如用空氣，則P，將此值及公式中的常數項合并，又實際氧化鋯電池存在溫差電勢、接觸電勢、參比電勢、極化電勢，從而產生本地電勢CmV）實際計算公式為：（0 =20.6%
EmV）=0.0496Tln（0.2095/P1）±CmV）（（C本地電勢(新鎬頭通常為±1mV) =
可見，如能測出氧探頭的輸出電動勢E和被測氣體的絕對溫度T，即可算出被測氣體的氧分壓（濃度）P1 ，這就是氧化鋯氧探頭的基本檢測原理。
