Czujnik potencjometryczny to rodzaj czujnika chemicznego stosowanego w wielu procesach przemysłowych do określania objętościowej obecności związku w oparciu o wykrywanie atomów lub cząsteczek jonowych w związku przenoszącym ładunek elektryczny. Czujnik nie wymaga przepływu prądu, a jedynie tego, aby sam związek, płynny lub gazowy, przechodził między elektrodami czujnika. Jednym z najpopularniejszych zespołów czujników potencjometrycznych produkowanych od 2011 r. jest czujnik tlenu w samochodach, ale technologia ta ma wiele innych zastosowań.
Podstawową funkcją potencjometru będącego sercem czujnika potencjometrycznego jest to, że znane napięcie na elektrodzie odniesienia jest używane do porównania z napięciem, które zmienia się na elektrodzie pracującej. Różnica napięć występuje, gdy stały związek elektrolitu między dwiema elektrodami otrzymuje ładunek elektryczny, gdy przechodzi obok niego ciecz lub gaz w postaci przewodnika jonowego. Poziom ładunku jest używany do określenia ilości obecnych jonów, a następnie tę wartość można porównać z oczekiwanymi wartościami masy i aktywować kontrole w celu utrzymania pożądanego stanu równowagi.
Czujniki tlenu, znane również jako sondy lambda, są stosowane w samochodach produkowanych w Stanach Zjednoczonych od 1980 roku jako rutynowo używany czujnik potencjometryczny i są obecne w celu zapewnienia, że pojazdy spełniają normy kontroli zanieczyszczeń w niektórych stanach, takich jak Kalifornia, oraz w celu optymalizacji osiągi silników dla oszczędności paliwa. Działają poprzez pomiar ilości zjonizowanego tlenu, który jest obecny w strumieniu spalin w samochodzie podczas pracy silnika. Mikroprocesory w pojeździe przyjmują tę wartość i porównują ją z optymalnymi wartościami dla spalin. Tam, gdzie występuje zmienność mocy wyjściowej, komputer sterujący może regulować mieszankę paliwowo-powietrzną pojazdu i czas zapłonu, aby zapewnić pełniejsze spalanie paliwa i mniejsze zanieczyszczenie. Wszystkie typy pojazdów, niezależnie od tego, czy są zasilane olejem napędowym, benzyną, etanolem lub kombinacją takich paliw, wykorzystują te czujniki, a nowsze wersje urządzeń mierzą szereg różnych gazów wydechowych oprócz samego tlenu.
Inne zastosowania czujnika potencjometrycznego obejmują analizę gazów śladowych w chemii analitycznej z dokładnością do części na bilion oraz określenie polarnej ilości rozpuszczalników, takich jak woda, alkohol i inne chemikalia używane do tworzenia precyzyjnych formuł roztworów przemysłowych. Badania prowadzone od 2011 roku doprowadziły również do zastosowania czujnika potencjometrycznego w analizie farmaceutycznej. Służą do wykrywania ołowiu i środków powierzchniowo czynnych w strumieniach ścieków z oczyszczalni, a także z wielu innych powodów w rolnictwie i medycynie, a także do kontroli zanieczyszczenia środowiska w wielu gałęziach przemysłu. Czujniki potencjometryczne z membraną jonową stosowane do wykrywania metali ciężkich, takich jak ołów lub do określania poziomu pH próbek gleby, mogą dawać wyniki w ciągu 15 sekund lub mniej i mogą być używane wielokrotnie przez okres do czterech miesięcy bez degradacji.