顺磁式氧分析仪大体可以分为三类:内对流热磁式、外对流热磁式以及磁力机械式；他们的原理都是利用氧气具有极高的顺磁性而制作，只不过在结构有所不同。
内对流热磁式原理：检测器是一个中间有通道的环形气室，外面均匀的绕有电阻丝，同时相邻的桥臂电阻r1、r2与固定电阻R1、R2组成测量电桥，电阻丝通过电流后，起到加热和测量温度变化的作用，在通道的左端设置一对小磁极，形成一个磁场，当下端通入北侧气体时，沿两侧向上端出口，如果被测没有顺磁性气体，中间通道没有气体流过也没有热量损失，若被测气体有氧气时，左侧的氧会受磁场吸引进入中间通道随着右侧向上流出，r1被带走了热量，阻值发生变化，测量信号发生了改变，测量输出信号大小就反应了氧含量的多少。
外对流热磁式原理：检测器是由测量气室和参比气室两部分组成，结构完全相同，测量气室下有一对磁极，形成一个磁场，气室下部装有既用来加热又用来测量的热敏元件，当被测气体进入主气道后，主气道的氧分子会被磁极吸引，氧分子靠近磁极的同时，会吸收加热元件的热量而温度升高，导致体积磁化率下降，受磁场吸引力降低，较冷的氧分子会把温度升高的氧分子挤出气室，从而产生自然对流和热磁对流，而参比气室只有自然对流，两个热敏元件温度出现差别，阻值也不在相等，阻值相差多少取决于被测气体中的氧含量
磁力机械式氧分析器：在一个密闭气室中，有两对不均匀磁场的磁极，他们的磁场强度梯度正好相反，两个空心球体置于两队磁极间隙中，空心球用连杆连接在一起，连杆用金属带固定在气室壳体上，在杆体与金属带交点处装一个平面反射镜，当被测样气中含有氧，氧分子受磁场吸引，沿磁场强度梯度方向形成氧分压差，该压力差驱动空心球移出磁场中心位置，会偏转一个角度，反射出来的光束也随之偏移，此时两个光电元件接收的光能量出现差值，光电组件有毫伏电压信号输出。氧含量越高，输出值越大。
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