在線水質分析儀器是一類專門的自動化在線分析儀表，儀器通過實時、現場操作，可在無需人工操作的情況下實現從水樣采集到數據輸出的快速分析;許多結構復雜的在線水質分析儀器已經具有了自動診斷、自動校準、自動清洗、故障報警等功能，以保證分析結果可靠性和儀器的長時間無故障運行。目前有兩種不同結構和形式的在線水質分析儀器：“在線分析傳感器和比較復雜的自動化分析設備或者裝置”。按照國際標準化組織(ISO)代號ISO15839《水質-在線傳感器/分析設備的規范及性能檢驗》標準的定義：“在線分析傳感器/設備(on-line sensor/analyzing equipment) ，是一種自動測量設備，可以連續(或以給定頻率)輸出與溶液中測量到的一種或多種被測物的數值成比例的信號”。
第三，隨著材料科學的發展，在線水質分析儀器傳感器的環境適應性也得到了很大提高，表現為：高溫材料的采用，使得傳感器的最高工作溫度范圍不斷提高;傳感器材質采用惰性的材料，可以耐受水中硫化氫、硫化物、高鹽、重金屬、油污染的探頭，可以耐受高強度核輻射的溶解氧和溶解氫探頭應用于核電廠;采用鈦合金材料，可長時間應用于海洋監測的傳感器等等。
作為一種專用于水質分析的特定儀器分析技術，和其他儀器分析技術一樣，水質在線分析儀器檢測技術的理論基礎也是根據水中待測物質的物理化學或者生物化學性質來測定物質的組成及相對含量。根據測定的方法原理不同，主要可以分為電化學分析、光學分析、色譜分析、其他分析方法等4大類。電化學分析法(electroanalytical chemistry，也稱電分析化學法)，是建立在物質在溶液中電化學性質基礎上的一類分析方法，它是儀器分析方法中的一個重要分支。電化學分析測量系統是一個由電解質溶液和電極構成的化學電池，通過測量電池的電位、電流、電導等物理量，實現對待測物質的分析。根據測定電化學參數的不同，電化學分析法又分為電位分析法、庫侖分析法、伏安分析法(包括極譜分析法)、電導分析法等。