A vízminőség-elemzők elsősorban ion{0}}szelektív elektródmérést alkalmaznak a pontos észlelés érdekében. A műszer pH-, fluor-, nátrium-, kálium-, kalcium-, magnézium- és referenciaelektródákat tartalmaz. Mindegyik elektródának van egy ion-szelektív membránja, amely reakcióba lép a mintában lévő megfelelő ionokkal. A membrán ioncserélőként működik; az ionos töltésekkel való reakció megváltoztatja a membránpotenciált, lehetővé téve az oldat, a minta és a membrán közötti potenciál kimutatását. A membrán két észlelt oldala közötti potenciálkülönbség áramot generál. A minta, a referenciaelektród és a referenciaelektród-oldat az egyik „hurkot”, míg a membrán, a belső elektródoldat és a belső elektród a másikat alkotja.
A belső elektródoldat és a minta közötti ionkoncentráció-különbség elektrokémiai feszültséget generál a munkaelektród membránján. Ezt a feszültséget a nagy vezetőképességű belső elektródán keresztül továbbítják az erősítőhöz, és ehhez hasonlóan a referenciaelektródát is az erősítőhöz csatlakoztatják. A kalibrációs görbét egy pontosan ismert ionkoncentrációjú standard oldat mérésével kapjuk meg, és ezáltal meghatározzuk a minta ionkoncentrációját.
Amikor az oldatban lévő analitionok érintkezésbe kerülnek az elektródával, az ion{0}}szelektív elektródmátrix víztartójában ionvándorlás megy végbe. A vándorló ionok töltésváltozása potenciált hoz létre, ami viszont a membránfelületek közötti potenciál változását idézi elő, potenciálkülönbséget generálva a mérőelektróda és a referenciaelektróda között.
