测定氧含量的方法主要有三种：自动比色分析和化学分析测量、顺磁测量和电化学测量。
水中溶解氧的量一般采用电化学法测定。氧气溶于水，溶解度取决于温度、水面总压、分压和水中溶解的盐类。大气压越高，水溶解氧气的能力就越大，这种关系由亨利定律和道尔顿定律确定，即气体的溶解度与其分压成正比。以COS4测氧传感器为例，电极由阴极（常用金和铂制成）、载流对电极（银）和无电流参比电极（银）组成，电极为浸入 KCl、KOH 等电解液中，传感器被隔膜覆盖，将电极和电解液与被测液体隔开，从而保护传感器，防止电解液逸出和异物侵入可能导致污染和中毒。
在对电极和阴极之间施加极化电压。如果将测量元件浸入溶解氧的水中，氧气会通过隔膜扩散，出现在阴极上的氧分子（过多的电子）会被还原成氢氧根离子：O2+2H2O+4e-® 4OH-。氯化银的电化学等效物沉淀在反电极上（缺电子）：4Ag+4Cl- ® 4AgCl+4e-。对于每个氧分子，阴极发射 4 个电子，对电极接受电子形成电流。电流的大小与被测污水的氧分压成正比。该信号与传感器上的热电阻测量的温度信号一起发送到传感器。变送器利用传感器中储存的氧气含量与氧气分压和温度的关系曲线计算出水中的氧气含量，然后将其转换为标准信号输出。参比电极的作用是确定阴极电位。 COS4溶解氧传感器的响应时间为：3分钟后达到最终测量值的90%，9分钟后达到最终测量值的99%；最小流速要求为 0.5cm/s。