由质子试样源、极化磁场的螺线管、紧绕质子试样源的讯号拾取线圈、放大器及测频器等组成。

其原理是：传感器内装有少量富质子（氢原子核）的液体，外磁场为零时，氢原子磁矩是任意取向的，若对液体加以强大的人造磁场，将使大多数质子的自旋轴转至人造磁场方向上定向排列；若人造磁场突然消失，氢原子将在自旋惯性和地磁场的共同作用下，以相同相位绕地磁场方向进动，即质子旋进。测量旋进信号的频率就可以得到地磁场的大小。其优点是：可靠性强，工作时不受温度、湿度等环境因素的影响，具有良好的长期稳定性；技术较为成熟，绝对准确度高，结构简单，成本低。其缺点是：耗电量大；不能长期连续测量，只能进行间断测量；灵敏度不高。

海洋质子磁力仪