微量氧分析仪的原理主要有化学电池法、原电池法、燃料电池法、赫兹电池法和浓差电池法。要检测的氧气先通过一个小的毛细口传感器，然后通过一个疏水膜扩散进入，到达电极表面。传感器的结构设计保证会有适量的气体进入与感应电极反应产生足够的电信号，并同时防止电解液泄漏出传感器。通过疏水膜扩散进入传感器里的气体在感应电极发生氧化/还原反应，电极间连接一个电阻，这样，阴极和阳极间会产生一个与氧浓度成正比的电流。通过检测这个电流，就反应出气体中的氧浓度。
使用应注意以下几点：
1、取样分析的时候考虑温度的因素
即使在常温下也有可能出现凝露，特别是在大气压骤降时，极有可能出现温度降低而出现冷凝现象，因氧溶于水的性质，出现凝露时也会影响测量精度 。
因此为防止样气中的凝露，造成对微量氧的溶解吸收，应根据现场工况情况对取样管线采取绝热保温或伴热保温措施。检测液氮中的微量氧时，尤其要注意加温措施，不然，由于氧沸点低于氮沸点13度，样品气不均匀气化，会使测量值严重偏低。
2、微量氧分析仪取样管材质的选择
管线材质以铜管或不锈钢管为佳，管线内壁要求光滑，次选聚四氟乙烯管。切勿使用橡胶管、乳胶管等管线，这些材质的管线气密性和抗渗透性比不锈钢管差，在微量氧测量的标准下会导致误差较大。
管线一般选用6mm或1/4IN或者选用3mm或1/8IN，总之，优先选不锈钢管或铜管，保证内壁光滑洁净。总之对于微量级（1PPMV）氧分析，优先选内壁抛光的不锈钢管铜管。
3、样气中不能含有腐蚀性气体
样气中不能含有油类、固体颗粒物粉尘等，会引起传感器渗透膜阻塞。样气也不能有硫化物、磷化物、酸性气体、碱性气体等腐蚀性成分存在。当样气中存在杂质及可能导致微量氧分析仪传感器损坏的气体时，必须经过预处理，达到检测条件后才能进入仪器进行检测。 
