氫離子活度（α）是指測量液體中參與電化學(xué)反應(yīng)的氫離子的有效濃度（C），即α(H⁺)=γ(H⁺)*C(H⁺)，其中γ是離子的活度系數(shù)。
pH傳感器的測量原理是測量液體中的氫離子濃度，也就是氫離子活性，得出酸堿性數(shù)值。測量液的氫離子活性會(huì)使玻璃電極的薄膜玻璃兩側(cè)之間產(chǎn)生電位差。玻璃電極的薄膜玻璃內(nèi)側(cè)電位經(jīng)過內(nèi)部緩沖液，通過內(nèi)電極導(dǎo)出；而接液的外側(cè)電位經(jīng)過待測液體-參比電極液接界-內(nèi)部液體，通過參比電極的內(nèi)部電極導(dǎo)出。兩電極的內(nèi)部電極與內(nèi)部液體之間產(chǎn)生的電位，大體相互抵消，所以能測量薄膜玻璃兩側(cè)的電位。
pH值與氫離子活性α(H⁺)的關(guān)系如下所示：pH= -log₁₀α(H⁺)
pH傳感器需要校準(zhǔn)的原因主要因?yàn)槔匣褪褂?，電極會(huì)隨著時(shí)間的推移而變換，需要定期校準(zhǔn)以恢復(fù)性能，一般有以下五中情況：
1、待測溶液的溫度變化。由于溶液的pH值會(huì)隨液體溫度的變化而變化，如果PH計(jì)校準(zhǔn)時(shí)的溫度與待測溶液的溫度相差很大，則需要根據(jù)待測溶液的溫度重新校準(zhǔn)。
2、pH電極的長期暴露。當(dāng)PH計(jì)的電極暴露在空氣中30min以上時(shí)，PH計(jì)的次校準(zhǔn)基本無效，需要重新校準(zhǔn)PH電極。此外，當(dāng)斜率調(diào)節(jié)器或PH計(jì)電極定位不正確時(shí)，也必須重新校準(zhǔn)PH電極。
3、pH電極的更換。由于任何原因更換PH計(jì)電極后，必須重新校準(zhǔn)。
4、pH電極定標(biāo)點(diǎn)的更換。當(dāng)待測溶液的pH值不在校準(zhǔn)點(diǎn)之間（比如強(qiáng)酸pH＜2或者強(qiáng)堿pH大于12）且不接近pH=7時(shí)，需要根據(jù)待測溶液的pH值重新校準(zhǔn)pH電極。
5、測量含有氟化物的溶液或較高濃度的有機(jī)溶液后，電極被氟化物或有機(jī)溶液部分老化或腐蝕，需要重新校準(zhǔn)。
pH傳感器的校準(zhǔn)可以分為兩點(diǎn)校準(zhǔn)和三點(diǎn)校準(zhǔn)。一般情況下，為了測量的準(zhǔn)確性和精度，會(huì)根據(jù)待測溶液的酸堿性，對(duì)pH電極進(jìn)行相應(yīng)的兩點(diǎn)校準(zhǔn)。即當(dāng)待測溶液是酸性時(shí)，pH電極在pH=6.86和pH=4.01兩個(gè)pH緩沖溶液中進(jìn)行校準(zhǔn)；而當(dāng)待測溶液是堿性時(shí)，pH電極在pH=6.86和pH=9.18兩個(gè)pH緩沖溶液中進(jìn)行校準(zhǔn)。兩點(diǎn)校準(zhǔn)是，必須先校準(zhǔn)pH=6.86這個(gè)點(diǎn)，再測第二點(diǎn)。如果對(duì)測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精度具有更高要求，也可以在兩個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)中間增加一點(diǎn)，增加點(diǎn)的pH值需要包含待測溶液的pH值，即三點(diǎn)校準(zhǔn)。
對(duì)于在線監(jiān)測的pH傳感器而言，需要測量酸堿性交叉變化的情況，所以需要在保證一定準(zhǔn)確性和精度的前提下，盡量擴(kuò)大pH電極的測量范圍，所以需要對(duì)pH電極進(jìn)行三點(diǎn)校準(zhǔn)，在pH=4.01、pH=6.86和pH=9.18三個(gè)pH緩沖溶液中進(jìn)行校準(zhǔn)。三點(diǎn)校準(zhǔn)的順序是pH=4.01、pH=6.86、pH=9.18，先校酸后校堿。