溶解氧測定儀多采用隔膜電極作換能器，將溶氧濃度(實際上是氧分壓)轉換成電信號，再經放大、調整(包括鹽度、溫度補償) ，由模數轉換顯示。測定溶解氧實用的膜電極有兩種類型：極譜型和原電池型。 極譜型：電極中，由黃金(Au)環或鉑(Pt)金環作陰極；銀-氯化銀(或汞-氯化亞汞)作陽極。電解液為化鉀溶液。陰極外表面覆蓋一層透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡膠等透氣材料。陰陽兩電極之間外加 0.5～1.5伏的極化電壓。有的極化電壓為0.7伏。當溶解氧透過薄膜到達黃金陰極表面，在電極上發生如下反應。

陰極被還原：O2+2H2O+4e→4OHˉ； 同時，陽極被氧化：4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl；在正常情況下，上述還原-氧化反應產生的擴散電流 i∞之值與溶氧濃度成正比。可用下式表示：

i∞=nFA(Pm/L)Cs 式中：i∞-穩定狀態的擴散電流 n-得失電子數；F-法拉第常數(96500庫侖)；A-陰極表面積(平方厘米)；Pm-薄膜的滲透系數(厘米 2/秒)；L-薄膜的厚度(厘米)；Cs-溶解氧濃度(ppm) 。當電極結構和薄膜確定之后，式中 A、Pm、L、n等均為常數。令 K= nFA(Pm/L) ，則上式中：i∞=KCs。

因此可見，只要測得擴散電流 i∞，即可測得溶解氧濃度。為消除溫度、鹽度和氣壓因素影響，各型號產品采用各自技術進行補償。原電池型(Galvanic Cell)：當外界氧分子透過薄膜進入電極內相到達陰極的三相界面時，產生下式反應。

銀陰極被還原：O2+2H2O+4e→4OHˉ同時，鉛陽極被氧化：2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O 即：氧在銀陰極上被還原為氫氧根離子，并同時向外電路獲得電子；鉛陽極被氫氧化鉀溶液腐蝕，生成鉛酸氫鉀，同時向外電路輸出電子。接通外電路之后，便有信號電流通過，其值與溶氧濃度成正比。