氧探头是热处理控制气氛常用的传感器，是一种确定含碳气氛中氧分压的测量探头，该方法可间接测量炉内气氛的碳势。它是利用氧化锆在高温时(>650℃时)内外两侧不同的氧浓度所产生的氧电势来测量被测部位的氧含量。
氧探头或称氧传感器、氧电池，是热处理控制气氛常用的传感器，是一种确定含碳气氛中氧分压的测量探头，该方法可间接测量炉内气氛的碳势。它是利用氧化锆在高温时（>650℃时）内外两侧不同的氧浓度所产生的氧电势来测量被测部位的氧含量。
以高温氧化锆作固体电介质，在高温下若电介质两侧氧浓度不同时，便形成氧浓差电池。浓差电池产生的电势与两侧氧浓度有关，如一侧氧浓度固定，即可通过测量浓差电势来测量另一侧的氧含量。通过炉外氧P1O1和炉内氧P2O2在氧化锆两侧产生的一个氧电势，及在被测气氛的温度下根据能斯特公式：E=1/NF·RT·LnP1O1/P2O2(mv)表达式。
整体式
整体式结构是将氧化锆制成一个完整的长管，参比气路在其管内，电极与氧化锆管烧结在一起，成为一个整体。其优点：气密性好，内阻小，输出信号强度较高且稳定，探头的互换性好。缺点：易受震动而脱落，且一旦损坏不易修复。
组合式
组合式的氧化锆一般制成球形、片状及锥形。通过弹簧严紧与氧化铝管紧密配合氧化锆头，起到密封作用。电极、氧化铝管都是各自独立的元件，组合一起成为一个组合体。其主要特点是：由于探头加工精度、装配精度及工艺技术的提高，目前已基本能够达到整体式所具备的优点。由于氧化铝管与片状或球状传感元件是弹性压接结构，因而解决了抗震问题，其且本身具有耐温度急骤变化的性能，同时解决了耐温问题。组合式的氧化锆头、电极、氧化铝管等元件各自独立，可以任意更换，再生能力强。近几年，组合式探头深受广大用户喜爱。
氧探头的使用及维护
1. 氧探头在炉中工作时，洁净的参比空气应该持续通入。通入量在1~2L/min。
2. 探头的核心部件时陶瓷管，使用时应尽量避免急冷、急热，防止激烈的振动及机械碰撞。如果必须要将氧探头从热炉膛中抽出，那么抽出或者插入的速度都不要600mm/min的速度。
3. 积炭是造成氧探头失效的重要原因。在炉罐（马弗炉）或炉砖（无马弗炉）渗碳初期，常常是积炭已经很严重了而氧探头输出电势并不高，此时一定要控制富化介质（煤油、丙酮、丙/丁烷等）通入量，不可过多。否则会使氧探头上产生严重结炭，从而造成氧探头性损坏。控制富化介质（煤油、丙酮、丙/丁烷等）通入量，不要设定过高的碳势，防止氧探头积炭。
4. 无马弗炉在新的或旧炉大修后炉子预渗碳时先不装氧探头，待炉子预渗结束后再装上氧探头。
5. 烧碳装置对氧探头定期烧碳操作，当氧探头在炉子上工作时，推荐的空气流量为5~9L/min，烧炭持续2min，烧碳间隔在2~4h。探头的烧碳对探头本身是无害的。
6. 氧探头在700℃以下是不起作用的。