Zirkonya oksijen sensörü, oksijen konsantrasyonunu ölçmek için elektrokimyasal prensipler kullanır. Temel çalışma mekanizması şu şekildedir: 1. Malzeme Yapısı: Sensör, zirkonyum dioksit (ZrO₂) ile kaplanmış iki elektrottan oluşur ve bu elektrotlar genellikle platin ile kaplanmıştır. 2. Çalışma Ortamı: Elektrotların bir tarafı egzoz gazına, diğer tarafı ise havaya maruz bırakılır. 3. Voltaj Üretimi: Yüksek sıcaklıklarda (yaklaşık 700°C) zirkonyum oksit, oksijen iyonlarını iletir ve bu iyonların hareketi elektrotlar arasında bir voltaj farkı yaratır. 4. Sinyal Çıkışı: Oluşan voltaj, havadaki ve egzoz gazındaki oksijen konsantrasyonlarının farkına orantılı olarak değişir ve bu sinyal bir kontrol cihazı tarafından yorumlanır. Bu sayede, zirkonya oksijen sensörü, motorun hava-yakıt oranını optimize etmek, emisyonları azaltmak ve genel sistem verimliliğini artırmak için kullanılır.