以高溫氧化鋯[1]作固體電介質(zhì)，在高溫下若電介質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時(shí)，便形成氧濃差電池。濃差電池產(chǎn)生的電勢(shì)與兩側(cè)氧濃度有關(guān)，如一側(cè)氧濃度固定，即可通過(guò)測(cè)量濃差電勢(shì)來(lái)測(cè)量另一側(cè)的氧含量。通過(guò)爐外氧P1O1和爐內(nèi)氧P2O2在氧化鋯兩側(cè)產(chǎn)生的一個(gè)氧電勢(shì)，及在被測(cè)氣氛的絕對(duì)溫度下根據(jù)能斯特公式：E=1/NF·RT·LnP1O1/P2O2(mv)表達(dá)式。
正常的滲碳?xì)怏w中，CO和H2的含量基本上是定值，如用丙烷或丁烷制備滲碳?xì)怏w，其中大致含24%CO和33%H2，爐氣中的CH4和O2對(duì)CO2和H2O的含量影響很大，當(dāng)增加滲劑滴量或富化氣體通入量，使CH4的含量增加時(shí)，CO2和H2O會(huì)迅速減少，其反應(yīng)是：
CH4+H2O=CO+3H2
CH4+CO2=2CO+2H2
當(dāng)O2量增加時(shí)，爐氣中的CO2和H2O會(huì)迅速增多，其反應(yīng)是
2H2+O2=2H2O
2CO+O2=2CO2
由此可知，只要控制爐氣中的CO2、H2O、CH4和CO2中的任何一種氣體的相對(duì)含量，也就能達(dá)到控制爐氣成分、調(diào)整碳勢(shì)的目的。根據(jù)上述原理，武漢華敏研究發(fā)現(xiàn)，低溫狀態(tài)也可以使用氧探頭，金屬材料在許多情況下要進(jìn)行低溫保護(hù)氣氛熱處理，在球化退火工藝中，有一種是采用氮?dú)饧颖?，為了保持一定的爐壓，要通入適量的氮?dú)夂捅槌Ａ?，爐體上安裝武漢華敏低溫氧探頭，并在線測(cè)量爐內(nèi)氣氛，精確控制爐內(nèi)碳
