Wasserqualitätsanalysatoren verwenden hauptsächlich ionenselektive Elektrodenmessverfahren, um eine genaue Erkennung zu erreichen. Elektroden am Instrument: PH, Fluor, Natrium, Kalium, Kalzium, Magnesium und Referenzelektrode. Jede Elektrode hat eine ionenselektive Membran, die mit den entsprechenden Ionen in der zu testenden Probe reagiert. Die Membran ist ein Ionenaustauscher, der mit der Ionenladung reagiert und das Membranpotential ändert, sodass das Potential zwischen Flüssigkeit, Probe und Membran erkannt werden kann. Die beiden Potentialunterschiede, die auf beiden Seiten der Membran erkannt werden, erzeugen Strom. Die Probe, die Referenzelektrode und die Referenzelektrodenflüssigkeit bilden eine Seite der „Schleife“, und die Membran, die Innenelektrodenflüssigkeit und die Innenelektrode bilden die andere Seite.
Der Ionenkonzentrationsunterschied zwischen der Flüssigkeit der Innenelektrode und der Probe erzeugt auf beiden Seiten der Membran der Arbeitselektrode eine elektrochemische Spannung. Die Spannung wird über die hochleitfähige Innenelektrode zum Verstärker geleitet, und die Referenzelektrode wird ebenfalls zum Ort des Verstärkers geführt. Die Kalibrierungskurve wird durch Erfassen einer Standardlösung mit einer genau bekannten Ionenkonzentration erhalten, wodurch die Ionenkonzentration in der Probe erfasst wird.
Wenn die zu messenden Ionen in der Lösung mit der Elektrode in Kontakt kommen, findet eine Ionenwanderung im Grundwasserleiter der ionenselektiven Elektrodenmatrix statt. Durch die Ladungsänderung der wandernden Ionen entsteht ein elektrisches Potential, welches das Potential zwischen den Membranoberflächen verändert und eine Potentialdifferenz zwischen der Messelektrode und der Referenzelektrode erzeugt.