Analyzátory kvality vody využívají k přesné detekci primárně měření iontově -selektivní elektrody. Přístroj obsahuje elektrody pro pH, fluor, sodík, draslík, vápník, hořčík a referenční elektrodu. Každá elektroda má iontově -selektivní membránu, která reaguje s odpovídajícími ionty ve vzorku. Membrána funguje jako iontoměnič; reakce s iontovými náboji mění membránový potenciál, což umožňuje detekci potenciálu mezi roztokem, vzorkem a membránou. Rozdíl potenciálů mezi dvěma detekovanými stranami membrány generuje proud. Vzorek, referenční elektroda a roztok referenční elektrody tvoří jednu "smyčku", zatímco membrána, vnitřní roztok elektrody a vnitřní elektroda tvoří druhou.
Rozdíl koncentrace iontů mezi vnitřním roztokem elektrody a vzorkem vytváří elektrochemické napětí přes membránu pracovní elektrody. Toto napětí je přenášeno do zesilovače přes vysoce vodivou vnitřní elektrodu a podobně je k zesilovači připojena také referenční elektroda. Kalibrační křivka se získá měřením standardního roztoku s přesnou známou koncentrací iontů, čímž se určí koncentrace iontů ve vzorku.
Když se ionty analytu v roztoku dostanou do kontaktu s elektrodou, dojde k migraci iontů ve zvodnělé vrstvy iontově -selektivní matrice elektrody. Změna náboje migrujících iontů vytváří potenciál, který následně způsobuje změnu potenciálu mezi povrchy membrány, generující potenciálový rozdíl mezi měřicí elektrodou a referenční elektrodou.
