手持氧传感器用于检测废气中的氧含量并获得混合气的空燃比浓稀信号，该信号输入ECM后，ECM根据该信号调整发动机的喷油量，实现闭环控制，使催化转换器更好地发挥净化作用。
手持氧传感器的其核心元件是多孔的ZrO2陶瓷管，它是一种固态电解质，两侧面分别烧结上多孔铂（Pt）电极。在一定温度下，由于两侧氧浓度不同，高浓度侧（陶瓷管内侧4）的氧分子被吸附在铂电极上与电子（4e）结合形成氧离子O2-，使该电极带正电，O2-离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧（废气侧），使该电极带负电，即产生电势差。
当空燃比较低时（浓混合气），废气中的氧较少，因此陶瓷管外侧氧离子较少，形成1.0V左右的电动势；
当空燃比等于14.7时，此时陶瓷管内外两侧产生的电动势为0.4V~0.5V，该电动势为基准电动势；
当空燃比较高时（稀混合气），废气中氧含量较高，陶瓷管内外的氧离子浓度差较小，所以产生电动势很低，接近为零。
用途：
目前产品以广泛用于石油、化工、煤炭、冶金、造纸、消防、市政、医药、汽车、气体排放监测等行业。
手持氧传感器的常见故障：
1、积碳：
由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，ECU不能及时地修正空燃比。产生积碳，主要表现为油耗上升，排放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。
2、陶瓷碎裂：
本产品的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，处理时要特别小心，发现问题及时更换。
3、加热器电阻丝烧断：
对于加热型氧传感器，如果加热器电阻丝烧蚀，就很难使传感器达到正常的工作温度而失去作用。
