动态极化质子磁力仪包括传感器和主机两个部分，传感器中包含直流极化和接收共用的线圈、射频谐振腔及富含氢质子和自由基的工作物质（溶液），如图1所示。

图1 动态极化质子磁力仪结构示意图

主机包含极化氢质子的射频极化电路、直流极化电路和接收微弱信号的信号调理电路以及控制极化和接收时序的数字电路、测频系统等，工作原理如图2所示。

图2 动态极化质子磁力仪原理示意图

当传感器的轴线垂直于地磁场时，工作物质中的质子磁矩被地磁场极化，其宏观磁矩趋向于地磁场方向；当加到谐振腔中的射频电磁场的频率为溶液中的自由基形成的电子系统的顺磁共振频率时，会产生双共振现象，即动态核极化现象，此时，质子磁矩将大大增加（图3a），随后，去掉射频场，用电感线圈给溶液里的被增强的质子磁矩加一直流偏转磁场（图3b），当去掉偏转磁场时，质子磁矩即绕地磁场做旋进，在电感线圈中感应出旋进信号（图3c），和直流极化质子磁力仪相同，测出旋进信号的旋进频率，即可测得地磁场的绝对值。

图3 动态极化质子磁力仪的工作过程

根据用途不同，可分为地面用仪器、海洋用仪器等。

磁力仪灵敏度可达0.01纳特，精度0.1纳特，动态范围20～120微特，功耗约为2瓦，最快可0.2秒完成一次测量。

用电子共振将氢质子取向，极化效率高、信号强，具有更高的灵敏度和精度，且读数快、功耗低。主要用于地球物理勘探及工程测量领域，如石油勘探、火山地震监测、考古、未爆炸物（UXO）探测等。