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L'élément de mesure de la sonde à oxygène est une céramique composée d'oxyde de
zirconium dopé à l'yttrium. Celle-ci présente des défauts du réseau cristallin. Une grande
partie des sites du réseau qui pourraient être occupés par des ions d'oxygène sont
lacunaires.
La propriété de cette céramique est de permettre le déplacement des ions oxygène à une
température supérieure à 700°C. A partir de cette température, la zircone devient
conductrice, non pas par déplacement d'électrons, mais par le mouvement de ions
oxygène. La tension ainsi générée exprime un rapport entre la différence relative des
concentrations d'oxygène (air ambiant et atmosphère du four) et la température de la
sonde.
Cette tension est exprimée par l'équation suivante :
En interprétant, par la formule de NERNST, la tension mesurée à la sortie de la sonde, on
peut lire instantanément, avec précision, la concentration d'oxygène de l'atmosphère du
four. En connaissant la concentration d'oxygène, la teneur en CO et la température il est
possible de déterminer le potentiel carbone par des rapports stœchiométriques fixes qui
existent entre les concentrations O
sortie de la sonde sont fonction du potentiel carbone pour une température et un taux de
CO donné.
La tension de la sonde dépend uniquement de la composition du gaz et de la température.
Le potentiel carbone est ensuite calculé à l'aide de la formule suivante :
V 3.0
P
=
×
×
E
. 0
0215
T
ln
– CO – CO
2
F
=
×
%
C
(
E
[
mV
]
températur
4/10
×
1
O
(
référence
)
2
×
P
2
O
(
four
)
2
. De cette manière, les mV mesurés à la
2
°
×
e
[
C
]
P
)
CO
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