當(dāng)由對氫離子有反應(yīng)的特殊玻璃膜制成的電極浸入待測液體中時，在玻璃膜表面產(chǎn)生與氫離子活動相對應(yīng)的電動勢。由于產(chǎn)生的電動勢在理論上無法自行獲得，因此當(dāng)在設(shè)備與標(biāo)準電極之間連接電壓計時，它在電壓計（pH計）上顯示為與參比電極的電位差。代表氫離子活性的指標(biāo)稱為“pH"，pH與氫離子活性[H]的關(guān)系為pH=-log[H]。
在測量pH值時，如果使用事先知道pH值的pH標(biāo)準溶液校準pH計，則可以直接從與pH值相對應(yīng)的電動勢中知道pH值。
在這里，具有對pH值有反應(yīng)的特殊玻璃膜的電極稱為玻璃電極，標(biāo)準電極稱為參比電極。參比電極內(nèi)部裝有高濃度液體，其上端設(shè)有液接部。
液接部是與被測液體接觸的部分，一般采用多孔陶瓷。參比電極在液接處與被測液體接觸，但不斷產(chǎn)生恒定的電動勢，并使用該電動勢作為參考來確定與玻璃電極的電位差。

pH測量的理論公式理論上可以表示為以下公式。

這里，59.16 （25°C） 是理論斜率，即它變化 1pH 時的電位差。從上面的方程式可以看出，這個斜率是溫度的函數(shù)，因此會隨著溫度的變化而變化。pH計設(shè)計用于使用溫度補償方法補償與溫度相關(guān)的斜率，以便正確測量pH值。