熒光溶氧儀是基于物理學中特定物質對活性熒光的猝熄原理。左圖是傳感器工作示意圖，傳感器前端的熒光物質是特殊的鉑金屬卟啉復合了允許氣體分子通過的聚酯箔片，表面涂了一層黑色的隔光材料以避免日光和水中其它熒光物質的干擾。通過藍寶石光窗與水密鈦合金外殼內紅藍光源以及感光元件隔離。
調制的藍光照到熒光物質上使其激發，并發出紅光，由于氧分子可以帶走能量（猝熄效應），所以激發紅光的時間和強度與氧分子的濃度成反比。我們采用了與藍光同步的紅光光源作為參比，測量激發紅光與參比光之間的相位差，并與內部標定值比對，從而計算出氧分子的濃度，經過線性化和溫度補償，輸出終值。