氧化锆氧分析仪主要由氧化锆探头和氧量变送器两部分组成。
一、氧化锆探头。氧化锆探头是氧分析器的检测部件，其核心就是氧化锆固体电解质氧浓差电池。它的作用是将被测气体的氧含量转换成氧浓差电势。要使氧化锆探头输出的浓差电势信号和待测气体的氧浓度成单值函数关系，必须使探头的工作温度保持恒定。现常用的方法有两种；一种是在探头内部设置温度控制系统，使探头置于恒定的工作温度之中；另一种是采用热电偶来检测探头感受的实际工作温度，然后把此热电势信号送至氧量变送器，在变送器中进行温度补偿运算，以消除温度对浓差电势信号的影响。根据所采用的方法不同，氧化锆探头结构有直插式、直插加热恒温式和恒温抽气式三种。其中直插式探头采用温度补偿运算方法，后两种探头采用恒温的方法。

国产氧化锆氧分析器多数采用直插式氧化锆探头，其内部结构如图1所示。它主要由氧化锆固体电解质材料、铂电极，碳化硅过滤器、铠装热电偶(此图中未表示出来)氧化铝管及金属套管等组成，碳化硅过滤器用于滤去粉尘，热电偶用来检测探头感受的实际工作温度，金属套管则是为了使检测部件免受机械损伤。
二、氧量变送器。氧量变送器的作用就是把浓差电势转挨成0-10mA或4-20mA直流电流，输出给显示仪表或调节器。

氧量变送器的基本组成框图如图2所示。它由下列几部分组成。
(1)高阻抗变换器。氧化锆探头检测部件是一个氧浓差电池，其本身具有较大的内阻，为了使浓差电池产生的电势信号全部(或接近全部)输出给氧量变送器，必须使流过浓差电池的电流为零或接近于零。为此，氧量变送器的输入回路采用高输入阻抗的阻抗变换级，以保证流过浓差电池的电流近似为零。
(2)温度变换级。这是为在后面的除法器电路中，进行探头温度补偿运算而设置的。氧量变送器采用类似两函数式相除，将其公因式相消来进行温度补偿运算。