Podstawową funkcją analizatora tlenu jest wykrywanie i ilościowe określanie proporcji tlenu w próbce gazu. Istnieje kilka podejść technologicznych pozwalających osiągnąć ten cel, każde z nich ma swoje specyficzne zastosowania i zalety.
Jedna z powszechnych technologii opiera się na zasadzie elektrochemicznej. Czujniki te zawierają roztwór elektrolitu i dwie lub więcej elektrod. Kiedy próbka gazu dyfunduje do czujnika, tlen ulega reakcji chemicznej na powierzchni elektrody, generując sygnał elektryczny proporcjonalny do stężenia tlenu. Instrumenty oparte na tej zasadzie mają zazwyczaj prostą konstrukcję i są stosunkowo niedrogie, dzięki czemu nadają się do urządzeń przenośnych i długoterminowego-monitorowania online. Jednakże elektrolit może zostać zużyty, dlatego czujnik ma ograniczoną żywotność i wymaga okresowej wymiany.
Inną powszechnie stosowaną zasadą jest paramagnetyzm. Cząsteczki tlenu są paramagnetyczne, co oznacza, że są przyciągane przez pole magnetyczne. Analizatory paramagnetyczne określają stężenie tlenu poprzez pomiar siły wywieranej na gaz w-niejednorodnym polu magnetycznym. Przyrządy te charakteryzują się krótkim czasem reakcji, dużą dokładnością i nie mają na nie wpływu inne składniki gazu tła, co czyni je szczególnie odpowiednimi do pomiaru tlenu o wysokiej{{4}czystości lub jako główny składnik złożonych mieszanin gazów. Ich budowa jest jednak stosunkowo złożona, a ich cena jest zwykle wyższa niż czujników elektrochemicznych.
Ważną technologią są także czujniki elektrolitu w stanie stałym-na bazie tlenku cyrkonu. Działają w wysokich temperaturach, a materiał tlenku cyrkonu umożliwia przenikanie jonów tlenu. Czujnik styka się z gazem odniesienia i gazem próbki po przeciwnych stronach. Różnica ciśnienia parcjalnego tlenu wytwarza siłę elektromotoryczną, która ma określony związek ze stężeniem tlenu. Technologia ta doskonale sprawdza się w środowiskach-o wysokiej temperaturze, takich jak monitorowanie wydajności spalania w kotłach i piecach, i jest odporna na trudne warunki pracy.
Coraz większą popularność zyskują także zasady optyczne, takie jak spektroskopia absorpcyjna przestrajalnego lasera diodowego (TDLAS). Metoda ta analizuje stężenie poprzez pomiar stopnia, w jakim laser o określonej długości fali jest absorbowany przez cząsteczki tlenu. Ta metoda jest-bezdotykowa, niezwykle szybka w reakcji i prawie nie wymaga konserwacji, ale początkowy koszt sprzętu jest wyższy.
Wybór zasady działania analizatora zależy od wymagań konkretnego zastosowania, w tym zakresu mierzonego stężenia tlenu, wymagań dotyczących dokładności, szybkości reakcji, warunków środowiskowych i ograniczeń budżetowych.