氧化鋯分析儀的構成是由氧傳感器(又稱氧探頭、氧檢測器)、氧分析儀（又稱變送器、變送單元、轉換器、分析儀）以及防塵裝置、熱電偶、加熱器、標準氣體導管、接線盒以及外殼殼體等組成。
防塵裝置由防塵罩和過濾器組成，能防止煙氣中的灰塵進入氧化鋯鋯管內部，使鋯管元件免受污染，并能起到緩沖氣樣作用。
氧化鋯管元件是氧探頭的核心部件，由它產生氧濃差電勢信號。氧化鋯管是陶瓷類金屬氧化物，使用時必須避免劇烈震動，以免損壞鋯管元件。
熱電偶是探頭內置加熱器恒溫控制之用，也是測量鍋爐、窯爐煙道中被測氣體的溫度的元件，為氧量計算提供一個溫度信號。
加熱器的作用是提供氧化鋯固體電解質元件正常工作所需的溫度，從而使其在低于600℃的被測煙氣環境中也能正常工作。
來自氧探頭的氧電勢信號、熱偶溫度信號經放大送A/D轉換電路，與校正系數一起進行數據處理，即可得出氧含量的百分含量。同時，系統可實行氧電勢、探頭溫度、校正系數值的顯示，并對鋯管的加熱電爐進行恒溫控制，且輔以斷偶、超溫保護、熱偶反接保護，確保系統可靠工作。
按檢測方式的不同，氧化鋯氧探頭分為兩大類：采樣檢測式氧探頭及直插式氧探頭。
采樣檢測式氧探頭
采樣檢測方式是通過導引管，將被測氣體導入氧化鋯檢測室，再通過加熱元件把氧化鋯加熱到工作溫度（700℃或750℃）。氧化鋯一般采用管狀，電極采用多孔鉑電極。其優點是不受檢測氣體溫度的影響，通過采用不同的導流管可以檢測各種溫度氣體中的氧含量，這種靈活性被運用在許多工業在線檢測上。其缺點是反應時間慢；結構復雜，容易影響檢測精度；在被檢測氣體雜質較多時，采樣管容易堵塞；多孔鉑電極容易受到氣體中的硫，砷等的腐蝕以及細小粉塵的堵塞而失效；加熱器一般用電爐絲加熱，壽命不長。
在被檢測氣體溫度較低（0℃～650℃），或被測氣體較清潔時，適宜采樣式檢測方式，如制氮機測氧，實驗室測氧等。
直插檢測式氧探頭
直插式檢測是將氧化鋯直接插入高溫被測氣體，直接檢測氣體中的氧含量，這種檢測方式適宜被檢測氣體溫度在700℃～1150℃時（特殊結構還可以用于1400℃的高溫），它利用被測氣體的高溫使氧化鋯達到工作溫度，不需另外用加熱器。直插式氧探頭的技術關鍵是陶瓷材料的高溫密封和電極問題。
由于需要將氧化鋯直接插入檢測氣體中，對氧探頭的長度有較高要求，其有效長度在500mm～1000mm左右，特殊的環境長度可達1500mm。且檢測精度，工作穩定性和使用壽命都有很高的要求，因此直插式氧探頭很難采用傳統氧化鋯氧探頭的整體氧化鋯管狀結構，而多采取技術要求較高的氧化鋯和氧化鋁管連接的結構。密封性能是這種氧化鋯氧探頭的最關鍵技術之一。目前先進的連接方式，是將氧化鋯與氧化鋁管永遠的焊接在一起，其密封性能非常高，與采樣式檢測方式比，直插式檢測有顯而易見的優點：氧化鋯直接接觸氣體，檢測精度高，反應速度快，維護量較小。
