順磁氧分析儀利用氧氣具有順磁性這一物理性，能將它從大多數氣體中區別出來。順磁氧氣室內的兩個磁性之間，安裝了兩個充滿氮氣的玻璃球（俗稱“啞鈴”），它們固定在一個可以轉動的同軸支架上。被測氣體中的氧氣會被吸入磁場，產生對球體的作用力，從而對轉軸產生一個力矩，這個力矩大小和氧氣的含量具有線性關系。 當氧氣進入傳感器，對支架產生扭矩，光電傳感器將信號反饋到線圈，產生一個反饋電流，線圈在電流作用下對支架產生一個恢復原來平衡的扭矩。反饋電流的大小與被測氣體的體積磁化率成正比。