将待测液体氢离子活性作为两根电极之间产生的电位差，通过变送器得到传输信号，测量出PH值。
成为基准的电极被称为玻璃电极，从外观来看与玻璃试管相似。但是前端为特殊玻璃制成的数十μmm的薄膜玻璃，内置有内部缓冲液和内部电极。内部电极与待测液体之间有玻璃薄膜，基本上是绝缘状态。
另一端的电极称为比较电极(或参比电极)，结构与玻璃电极类似，但前端有液接界，内部液体与待测液体通过缝隙接触。液接界形态多样，包括玻璃纤维形、小孔形、陶瓷形、套管形等，根据具体的用途进行选择。
检测部分的阻抗由于隔着玻璃膜，阻抗大于10MΩ，所以变送部分需要更高的阻抗，必须达到1GΩ以上，放大器与电极之间也使用绝缘性高的导线和端子。
测量液的氢离子活性会使玻璃电极的薄膜玻璃两侧之间产生电位差。玻璃电极的薄膜玻璃内侧电位经过内部缓冲液，通过内电极导出而接液的外侧电位经过待测液体-参比电极液接界-内部液体，通过参比电极的内部电极导出。两电极的内部电极与内部液体之间产生的电位，大体相互抵消，所以能测量薄膜玻璃两侧的电位。
pH值与氢离子活性aH+的关系如下所示: pH=-log10aH+也就是说，pH值与离子活性常用对数的倒数成比例，p是幂(power)的首字母，意思是乘方H是氢(Hydrogen)的首字母，意思是氢离子。
