שלושת המרכיבים העיקריים של מבנה מד ה-pH
1. אלקטרודת ייחוס;
2. אלקטרודת זכוכית שהפוטנציאל שלה תלוי ב-pH של התמיסה שמסביב;
3. מד זרם שיכול למדוד הפרשי פוטנציאל קטנים במעגלים בעלי התנגדות גבוהה.
להלן הסברים נפרדים על הפונקציות העיקריות של כל רכיב:
1. תפקידה הבסיסי של אלקטרודת ייחוס הוא לשמור על פוטנציאל קבוע כבקר למדידת פוטנציאל סטייה שונים. אלקטרודת תחמוצת כסף כסף היא כיום אלקטרודת הייחוס הנפוצה ביותר ב-pH.
2. תפקידה של אלקטרודת זכוכית הוא לבסס הפרש פוטנציאלים המגיב לשינויים בפעילות יוני המימן של התמיסה הנמדדת. על ידי הנחת האלקטרודה הרגישה ל-pH ואלקטרודת הייחוס באותה תמיסה, נוצר תא ראשוני, שהפוטנציאל שלו הוא הסכום האלגברי של הפוטנציאלים של אלקטרודת הזכוכית ואלקטרודת הייחוס. E battery=E reference E glass. אם הטמפרטורה קבועה, הפוטנציאל של סוללה זו משתנה עם ה-pH של התמיסה הנבדקת. עם זאת, מדידת הפוטנציאל שנוצר על ידי הסוללה במד pH היא קשה מכיוון שהכוח האלקטרו-מוטיבי שלה קטן מאוד ועכבת המעגל גדולה מאוד, נעה בין 1-100M Ω; לכן, האות חייב להיות מוגבר מספיק כדי להניע מטר מילי-וולט או מטר מיליאמפר סטנדרטיים.
3. תפקידו של מד זרם הוא להגביר את הפוטנציאל של הסוללה הראשית מספר פעמים, והאות המוגבר מוצג דרך מד הזרם. מידת הסטייה של מצביע מד זרם מעידה על עוצמת האות שהוא דוחף. לשימוש מעשי, חוגת מד זרם ה-pH חקוקה עם ערך ה-pH המתאים; מד ה-pH הדיגיטלי מציג ישירות את ערך ה-pH במספרים.
