仪器采用电位式分析方法，主要由测量电池和高阻毫伏计(或离子计)两部分组成。原电池由测量电极（指示电极）、参比电极和被测液构成。参比电极的电极电位不随被测溶液浓度的变化而变化，指示电极对被测溶液中的待测离子很敏感，其电极电位与待测离子活度呈一定的函数关系，所以原电池的电动势与待测离子的活度有一一对应关系，可见，原电池的作用是把难以直接测量的化学量(离子活度)转换成容易测量的电学量(测量电池的电动势)。非标准状态下的电极电位与溶液中离子的活度及温度之间的关系由能斯特方程来描述：
式中 E——平衡电极电位，V；
Eo——标准电极电位，V；
n——得失的电子数；
F——法拉弟常数，96485C／mol；
R——气体常数，8.314J／(mol·K)；
T——热力学温度，K；
a氧化态——氧化态物质的活度，mol／L；
a还原态——还原态物质的活度，mol／L．，纯固体的活度为1，气体用气压表示。
