Penganalisis kualitas air terutama menggunakan metode pengukuran elektroda selektif ion untuk mencapai deteksi yang akurat. Elektroda pada instrumen: PH, fluor, natrium, kalium, kalsium, magnesium, dan elektroda referensi. Setiap elektroda memiliki membran selektif ion, yang akan bereaksi dengan ion yang sesuai dalam sampel yang akan diuji. Membran adalah penukar ion, yang bereaksi dengan muatan ion dan mengubah potensial membran, sehingga potensial antara cairan, sampel, dan membran dapat dideteksi. Dua perbedaan potensial yang dideteksi pada kedua sisi membran akan menghasilkan arus. Sampel, elektroda referensi, dan cairan elektroda referensi merupakan satu sisi dari "loop", dan membran, cairan elektroda internal, dan elektroda internal merupakan sisi lainnya.
Perbedaan konsentrasi ion antara cairan elektroda internal dan sampel akan menghasilkan tegangan elektrokimia di kedua sisi membran elektroda kerja. Tegangan tersebut disalurkan ke penguat melalui elektroda internal yang sangat konduktif, dan elektroda referensi juga disalurkan ke lokasi penguat. Kurva kalibrasi diperoleh dengan mendeteksi larutan standar dengan konsentrasi ion yang diketahui secara tepat, sehingga mendeteksi konsentrasi ion dalam sampel.
Ketika ion yang akan diukur dalam larutan bersentuhan dengan elektroda, migrasi ion terjadi di akuifer matriks elektroda selektif ion. Perubahan muatan ion yang bermigrasi menciptakan potensial listrik, yang mengubah potensial antara permukaan membran dan menghasilkan perbedaan potensial antara elektroda pengukuran dan elektroda referensi.