pH 计能够精准测量溶液酸碱度，源于其独特的工作原理，涉及离子交换、电位差产生以及电信号转换等多个环节。

pH 敏感电极是 pH 计感知溶液酸碱度的 “触角”。玻璃电极的玻璃膜表面存在水化层，当浸入溶液时，溶液中的氢离子会与水化层的氢离子进行交换。若溶液氢离子浓度高，就会向水化层扩散；反之则反向扩散。这种基于浓度梯度的离子迁移，打破了玻璃膜两侧的电荷平衡，从而产生膜电位。不同酸碱度的溶液，氢离子浓度不同，膜电位也随之变化，为 pH 值测定提供原始信号。

参比电极在 pH 计测量中不可或缺，它如同一个稳定的 “标尺”。参比电极的电位不受待测溶液酸碱度影响，始终保持恒定。常见的参比电极如甘汞电极、银 - 氯化银电极，它们通过特定的化学反应维持电位稳定。在测量时，参比电极与 pH 敏感电极组成电池回路，其稳定电位作为基准，用于对比 pH 敏感电极产生的变化电位，从而准确测量出两者之间的电位差。

测量得到的电位差是一个电信号，需要转换为直观的 pH 值。这一过程依赖能斯特方程。能斯特方程建立了电极电位与溶液中离子活度的关系，在 pH 测量中，通过将电位差与氢离子活度关联，经过数学计算，把电信号转化为 pH 值。例如，在 25℃时，溶液 pH 值每变化 1 个单位，电位差变化约 59.16mV ，pH 计内置的电路和程序依据此关系，将测量到的电位差快速转换为对应的 pH 值并显示。

实际测量中，pH 计还需校准以确保准确性。校准过程使用已知 pH 值的标准缓冲溶液，通过调整 pH 计参数，使测量值与标准值一致。经过校准的 pH 计，能够在不同场景下，无论是实验室研究、工业生产，还是环境监测，都精准地完成溶液酸碱度的测量任务，为各领域提供可靠数据。