溶解氧仪的溶氧电极用一薄膜将铂阴极，银阳极，以及电解质与外界隔开，一般情况下阴极几乎是和这层膜直接接触的。氧以和其分压成正比的比率透过膜扩散，氧分压越大，透过膜的氧就越多。当溶解氧不断地透过膜渗入腔体，在阴极上还原而产生电流，此电流在溶解氧仪上显示出来。由于此电流和溶氧浓度直接成正比，因此校正仪表只需将测得的电流转换为浓度单位即可。
溶氧浓度通常用mg/L（每升水的溶氧量）或ppm（百万分之几）。有些仪表将计算出的氧含量和观察到的浓度进行比较得出饱和度百分比（O2％ sat.）
确定溶氧有两种方式，极谱式和原电池式。极谱式电极需仪表输入一电压对电极进行极化。由于外加电压可能要15分钟才能稳定，因此极谱式电极使用前通常要进行预热确保电极能妥当极化。原电池式的两个极由两种不同的能自发极化产生电压的金属构成。由于原电池式的电压是自发产生而不是外界提供的，因此原电池式电极使用时无需极谱式电极极化所需的“预热”。
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