Penganalisis kualiti air terutamanya menggunakan kaedah pengukuran elektrod terpilih ion untuk mencapai pengesanan yang tepat. Elektrod pada instrumen: PH, fluorin, natrium, kalium, kalsium, magnesium dan elektrod rujukan. Setiap elektrod mempunyai membran selektif ion, yang akan bertindak balas dengan ion yang sepadan dalam sampel yang akan diuji. Membran adalah penukar ion, yang bertindak balas dengan cas ion dan mengubah potensi membran, supaya potensi antara cecair, sampel dan membran dapat dikesan. Kedua-dua beza keupayaan yang dikesan pada kedua-dua belah membran akan menghasilkan arus. Sampel, elektrod rujukan, dan cecair elektrod rujukan membentuk satu sisi "gelung", dan membran, cecair elektrod dalaman, dan elektrod dalaman adalah sisi lain.
Perbezaan kepekatan ion antara cecair elektrod dalaman dan sampel akan menghasilkan voltan elektrokimia pada kedua-dua belah membran elektrod kerja. Voltan dibawa ke penguat melalui elektrod dalaman yang sangat konduktif, dan elektrod rujukan juga dibawa ke lokasi penguat. Keluk penentukuran diperoleh dengan mengesan larutan piawai dengan kepekatan ion yang diketahui dengan tepat, dengan itu mengesan kepekatan ion dalam sampel.
Apabila ion yang akan diukur dalam larutan menghubungi elektrod, penghijrahan ion berlaku dalam akuifer matriks elektrod selektif ion. Perubahan cas ion yang berhijrah mencipta potensi elektrik, yang mengubah potensi antara permukaan membran dan menjana perbezaan potensi antara elektrod penyukat dan elektrod rujukan.