在工业生产和生活等诸多领域中，氧含量和湿度都是极其重要的参数，因此生产应用中做好氧含量和湿度的精确检测就显得非常重要。根据深入的理论研究和大量的实验验证发现，使用极限电流型氧化锆氧传感器可以实现对氧浓度的精确测量。同时，通过改变施加在该氧传感器工作电极上的工作电压等操作，也能很好的完成对湿度的测量，解决了温度高于100摄氏度的高温环境下普通湿度传感器不能适用的问题，这也是本文的一大创新点。基于如上论述，本文对极限电流型氧化锆氧传感器测氧机理及向湿度测量功能扩展的工作机理展开了全面的研究，在此基础上采用单片机为核心，研发出了极限电流型氧化锆湿氧分析仪，此分析仪既能实时监测氧浓度，同时亦可完成对高低温领域湿度的测量。由于极限电流型氧传感器的特性会随着环境的改变而变化，并且在应用过程中参数的设置也会影响传感器的性能，为使传感器的使用性能达到最优，本文通过大量的实验研究了不同的气体环境、I-V转换采样电阻的阻值和传感器预加热时间等因素对极限电流型氧传感器输出特性的影响，为湿氧分析仪的设计方案中合理的参数选择提供了有力的实验依据。在极限电流型氧化锆湿氧分析仪的设计中，首先以C8051F330单片机为平台，将氧传感器输出的电流信号转换为电压信号之后，采用仪表放大器进行放大。然后通过单片机内部集成的A/D转换功能将信号转换成数字信号供给单片机进行处理，经过处理后的氧含量及湿度数据在LCD上显示。同时设计了四个功能按键配合LCD显示模块实现上下限报警功能和自校验功能的设置。此外，系统电源管理部分采用了可充电式电源设计，并为了给氧传感器提供适合的工作环境，还增加了小功率气泵及不锈钢测试腔等设置。