頂空殘氧儀常采用傳感器法，將取樣器插入待測包裝物內部，從包裝物內頂空部位采集足夠體積的樣氣。將樣氣注入氣體分析傳感器中，間隔一定的測試時間或者待氣體分析傳感器輸出的氣體濃度值穩定之后記錄試驗數據。每種氣體含量的檢測都需要使用不同的氣體分析傳感器，當檢測樣氣中的O2含量時需要將樣氣注入O2分析傳感器，而當檢測樣氣中的CO2含量時需要將樣氣注入CO2分析傳感器。
頂空殘氧儀使用中常見的測量方法：
1、電化學取樣分析有損檢測
電化學取樣分析法頂空殘氧分析儀是較常見的檢測原理。其優點是操作簡單，不受環境因素干擾，并且設備成本相對較低。
2、熒光法采樣分析有損檢測
熒光法是一款熒光衰減法原理的殘氧分析儀，將微頂空的樣氣通過專門的氣體采集裝置采集到內部置有熒光貼片的采集漏斗。然后采用熒光法檢測頂空殘氧。熒光檢測原理：氧分子和熒光貼片中的熒光物質接觸后，使得熒光物質發射的熒光信號減弱。信號衰減程度和氧含量成正比。
藥品包裝殘氧儀就是采用一個電化學氧傳感器。這種傳感器的工作原理類似于電池，當氣體通過傳感器時，傳感器可產生與氣體濃度對應的電流。電流值可轉換為濃度值并在顯示屏上顯示。該傳感器具有非常出眾的強度和穩定性，讀數的重復性精度高，而且響應速度較快。
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