检测器由测量气室和参比气室组成，两个气室在结构上完全一样。其中，在测量气室的底部装有一对磁极，以形成非均匀磁场，在参比气室中不设置磁场。在两个气室的底部装有既用来加热，又用来测量的热敏元件，两热敏元件的结构参数完全相同。
被测气体由入口进入主气道，依靠分子扩散进入两个气室。如果被测气体没有氧的存在，那么两个气室的状况是相同的，扩散进来的气体与热敏元件直接接触进行热交换，气体温度得以提高，温度升高导致气体相对密度下降而向上运动，主气道中较冷的气体向下运动进入气室填充，冷气体在热敏元件上获得能量，温度升高，又向上运动回到主气道，如此循环不断，就形成了自然对流。由于两个气室的结构参数完全相同，两个热敏元件单位时间内的热量损失也相同，其阻值也就相等。
当被测气体有氧存在时，主气道中氧分子在流经测量气室上端时，受到磁场的吸引进入测量气室并向磁极方向运动。在磁极上方安装有加热元件(热敏元件)，因此，在氧分子向磁极靠近的同时，必然要吸收加热元件的热量而使温度升高，导致其体积磁化率下降，受磁场的吸引力减弱，较冷气体的氧分子不断地被磁场吸引进测量气室。在向磁极方向运动的同时，把气室中先前温度已升高的氧分子挤出测量气室。于是，在测量气室中形成热磁对流。这样，在测量气室中便存在有自然对流和热磁对流两种对流形成，测量气室的热敏元件的热量损失，是由这两种对流形式共同造成的。而参比气室由于不存在磁场，所以只有自然对流，其热敏元件的热量损失，也只是由自然对流造成的，与被测气体的氧含量无关。这样，由于测量气室和参比气室中的热敏零件散热情况的不同，两个气室的热敏元件的温度出现差别，其阻值也就不再相等，两者阻值相差多少取决于被测气体中氧含量的多少。
若把两个热敏元件置于测量电桥中作为相邻的两个桥臂，那么，桥路的输出信号就代表了被测气体中的氧含量。
2、测量电路：
为了更好地补偿由于环境温度变化、电源电压波动、检测器倾斜等因素给测量带来的影响，外对流式检测器一般都采用双电桥结构。
外热磁对流式氧分析仪检测过程：分析仪采用外对流检测器和直流双电桥补偿测量系统。工作电桥和参比电桥在结构与性能上完全对称。
参比电桥由R1、R2、R3、R4组成，其中，R3、R4为两只固定的锰铜电阻，R1、R2为敏感元件。R1处于磁场中，R2没有磁场。工作时，空气进入参比气室1、2，从R1、R2周围流过。由于空气中的含氧量为一定值(20.9%)，而热磁对流在电桥的输出端ab间产生一定值电势Uab。
测量电桥由R5、R6、R7、R8组成，其中，R7、R8为两只固定的锰铜电阻，R5、R6为敏感元件。R6处于磁场中，R5没有磁场。工作时，被分析混合气体进入测量气室3、4，从R5、R6周围流过。由于热磁对流的结果，使电桥输出端cd间产生电势Ucd。Ucd的大小与热磁对流的强弱有关，亦即Ucd的大小随着被分析混合气体中的氧含量(氧浓度)而变化。
测量数值取决于工作电桥和参比电桥两端输出电压的比值：即：
X=K(Ucd/Uab)
通过上式我们可以看出，由于环境温度、大气压力、电源电压等有变化时，虽然两端的的输出电压会发生变化，但两者比值变化较小，测量指示受环境因素影响较小，因为测量精度较高。若仪器中设计有控温电路和温度补偿，可最大限度地减少温漂。
这种双电桥结构的检测器的测量上限将受到参比气体中氧含量的限制。若选用空气做参比气，仪器的测量上限就不能超过21%O2
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