Činnosť senzora je založená na meraní tzv. Nernstovho potenciálu, ktorý je úmerný koncentrácii kyslíkových iónov v kontrolovanom plynnom prostredí.
Snímací prvok kyslíkového senzora (G3/2) pozostáva z kombinácie Nernstovho prvku a (41a) difúzneho prvku (41b) (iónová pumpa), ktorý presúva ióny z katódy na anódu. Pre zvýšenie presnosti meraní sa porovnáva koncentrácia kyslíka v okolitom vzduchu. Na tento účel má senzor vzduchový kanál (41 d).
Senzor poskytuje uspokojivú presnosť merania pomeru 1 v rozsahu (0,7 < k < 4,0).
Podmienkou stabilnej prevádzky senzora je konštantná teplota. Na tento účel má senzor ohrievač, ktorý neustále udržiava teplotu senzora na približne 750°C.
Pomer X=1 zodpovedá napätiu na Nernstovom prvku U = 450 mV.
VN 9.031 Schéma zapojenia kyslíkového senzora 48. Riadiaci obvod; 81. Prietok OG; 41a. Nernstov prvok; 41b. Iónová pumpa; 41s. Difúzna medzera; 41d. Vzdušný kanál; 41. ohrievač; IP. Prúd iónovej pumpy; UH. Napätie ohrievača; Uref. Porovnávacie napätie
VN 9.032 Prúd iónovej pumpy v závislosti od λ. Signál iónovej pumpy (IP). IP. Prúd iónovej pumpy (mA)
VN 9.033 1. Vstup kyslíkového senzora G3/2; 2. Citlivý prvok; 3. Horný izolátor; 4. Tesniaca výplň; 5. Kryt snímača; 6. Spodný izolátor; 7. Vonkajšia ochranná trubica; 8. Vnútorná ochranná trubica