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水質分析儀主要采用離子選擇電測量法來實現檢測的。儀器上的電:PH、氟、鈉、鉀、鈣、鎂、和參比電。每個電都有離子選擇膜，會與被測樣本中相應的離子產生反應，膜是離子交換器，與離子電荷發生反應而改變了膜電勢，就可檢測液，樣本和膜間的電勢。膜兩邊被檢測的兩個電勢差值會產生電，樣本，參考電，參考電液構成"回路"邊，膜,內電液，內電為另邊。
內電液和樣本間的離子濃度差會在作電的膜兩邊產生電化學電壓，電壓通過傳導性的內電引到到放大器，參考電同樣引到放大器的地點。通過檢測個的已知離子濃度的標準溶液獲得定標曲線，從而檢測樣本中的離子濃度。
溶液中被測離子接觸電時，在離子選擇電基質的含水層內發生離子遷移。遷移的離子的電荷改變存在著電勢，因而使膜面間的電位發生變化，在測量電與參比電間產生個電位差。
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