在线ph计 电极基本理论回路电位的起点位于样品溶液和ph 电极敏感膜接触的区域，在此处对电位 e1 进行测量，它与样品溶液的 ph 值有关。为了测量 e1 并将其与ph 值建立明确的关系，测量回路 e2-e6 中的其他所有电位必须恒定。内置电解液与位于 ph 膜上方的样品溶液之间的电位差造成了可变信号。测量链中的后一点为 e6 – 参比电极电解液与样品溶液之间的电位，由于参比电极对于样品的 ph 值不敏感，因此具有恒定的电位。
从样品到 ph 电极再到仪表，然后从仪表到参比电极后返回样品溶液，依次为测量链中的 e2、e3、e4 与e5 等其它电位。这些可在图中看到。
通过玻璃膜上的凝胶层和 ph 玻璃膜将电位 e1 传送至 ph 玻璃膜内部，在此处，另外一个凝胶层作为 ph 电极与内置缓冲液之间的界面。ph 玻璃膜外部与
ph 玻璃膜内部之间的电位差为图中的电位 e2。
物理原理是：测量由于电极外部凝胶层中氢离子与测量溶液中氢离子平衡发生变化而产生的电位差。如果在两相中，氢离子的活度不同，则氢离子将发生转移。这使相界面上产生电荷，从而阻止 h+ 进一步转移。产生的电位取决于样品溶液和凝胶层中不同的氢离子活度。凝胶层中存在的氢离子由玻璃膜的硅酸框架提供，可视为恒定， 因此与测量溶液无关。
然后通过玻璃膜中的 li+ 离子将 ph 敏感膜外部凝胶层的电位传送至玻璃膜内部，在这里产生另外一个相界电位
通过 ph 电极的内置缓冲液将电位 e3 传送至 ph 电极 (e4) 的导出线，然后再传送至仪表。