地下水探測儀用于勘探尋找基巖水、裂隙水、巖溶水等。
已知的探測地下水方法有間接找水法和直接找水法。間接的探測地下水方法有電法、磁法、重力法等物探方法。直接找水法即核磁共振法。
一、電法地下水探測儀
電法找水在各種找水方法中仍是最經濟、最有效、應用最廣泛的方法。被國內外廣泛應用于尋找基巖水、裂隙水、巖溶水等各種類型地下水，亦用于金屬與非金屬礦產資源勘探、城市物探、鐵道橋梁勘探等方面、確定水庫壩基和防洪大堤隱患位置等水文、工程地質勘探中，還能用于地熱勘探。
原理及特點
二次時差法是以一定的電流制式與時間，向地下供入大小兩種電流，人工電場消失后，取其二次電位衰減時之差的正值反映含水層，負值反映非含水層，根據這一原理設計地下水探測儀。儀器由發(fā)送機和微機測量系統(tǒng)兩部分組成。
儀器主要特點及功能：集發(fā)射、接收于一體，輕便靈活，測量精度高。
工作性能介紹
（1）儀器整機體積小、耗電低、功能多，若操作員在10分鐘內無任何操作則儀器自動關閉電源。接收部分有瞬間過壓輸入保護能力，發(fā)射部分有過壓、過流及開路保護能力。
（2）多參數、多方法。儀器可直接給出自然電位、視電阻率、視極化率、半衰時、衰減度、激發(fā)比、偏離度以及綜合參數等找水參數，工作在二次時差法時，儀器還可給出二次時差參數和質量判別參數可將整條測線上各測量參數在大屏幕顯示器上繪成曲線，測量結果直觀明了。
（3）全漢字觸摸面板配以漢字菜單提示，操作極為方便。可任意設定工作周期，并有9種野外常用工作方法選擇及其極距常數、裝置常數的輸入與計算功能，極距常數表──對所有裝置，可預先存儲最多100組不同 極距常數，從而避免相同極距常數反復輸入可能帶來的輸入錯誤，僅輸入一個編號，就能調出相應組極距常數使用或重新設置。
（4）接地電阻檢查。可隨時檢查各電極接地情況，方便實用。
（5）超大容量數據存儲。測量參數連同極距常數一同被存儲，儀器可存儲最多2250個測點的數據。所有儀器設置參數及測量數據均有掉電保護能力。配備的RS－232C接口能與其它微機聯機工作。診斷程序可快速準確地判斷出故障所在位置及主要損壞器件。
（6）全密封結構具有防水、防塵、壽命長等優(yōu)點。
二、紅外線地下水探測儀
美國地質研究人員研究了用紅外線勘測地下水源的工作。據悉，如果地下有水源，則在地表的近處可測出溫度變化，據此來判斷地下有無水源。
這種方法有很多優(yōu)點，不但勘測的經費可節(jié)省，并且還能使用于復雜的地面結構。這種方法還可在飛機和宇宙飛船上使用，根據測出的地面溫度變化而判明地下水源，從而可在廣闊地區(qū)內進行水源勘測工作。
根據研究人員稱，有的地方含有大量的地下水巖層這樣的地下水，在它周圍地區(qū)的溫度有高有低，這是因為受地下水巖層的“影”反映在地表上所引起的。 [2]
三、核磁共振地下水探測儀
地面核磁共振探測地下水(MRS)方法是人們公認的最直接的探測地下水方法。與其它找水方法相比，MRS方法主要具有以下顯著優(yōu)勢：一是直接探測地下水；二是測量獲得的信息量豐富且量化；三是經濟、無損、快速。
核磁共振（NMR）是磁矩不為零的原子核在一定的磁場中塞曼能級發(fā)生躍遷的現象，用NMR方法探測地下水使得該現象的應用領域取得極大的拓展，開創(chuàng)了地下水直接探測的先河。
核磁共振原理：處于靜磁場中的具有磁距的原子核在另外一個與該靜磁場垂直的特定頻率交變電磁場作用下發(fā)生由低能態(tài)躍遷到高能態(tài)的物理現象。核磁共振廣泛應用于獲取化學物質結構、人體內部結構信息等方面。利用核磁共振原理探測地下水，簡稱為MRS。
核磁共振找水方法中利用的靜磁場指的是地磁場。地球是一個磁偶極，其中磁場S極位在北極附近，磁場N極位在南極附近，地磁場強度  大小在是5～6萬納特斯拉。在靜磁場  作用下，地下水中氫質子處于低能級上，磁化強度矢量繞  作拉莫爾進動，如圖1所示，進動的頻率由拉莫爾方程決定。
1.氫磁化強度矢量繞地磁場進動
當我們外加一個與該靜磁場  垂直的拉莫爾頻率交變電磁場時，氫核吸收這個特定頻率的光量子，產生塞曼能級的躍遷，躍遷到高能級  ，可以形象的用圖 2描述。
2.氫核的塞曼能級躍遷
當撤掉與靜磁場  垂直的交變電磁場時，由原子物理知識可以得出，氫核的塞曼能級自動的從高能級  躍遷到低能級 ，如圖3所示。
3.氫核自發(fā)從塞曼高能級躍遷到低能級
氫核磁化強度的塞曼能級自動從高能級  躍遷到低能級  時，釋放出特定能量的光量子，用線圈接收這個信號，就得到了隨時間而周期變化的衰減正弦信號即核磁共振信號。這個信號幅度隨時間按指數規(guī)律衰減，我們稱它為自由感應衰減信號（FID）。
發(fā)射不同交變電磁場的強度時記錄下各個FID信號的初始振幅和平均橫向弛豫時間，利用得到的一組初始振幅和平均橫向弛豫時間的數據就可以反演計算得到不同深度地下水信息。
在實際的核磁共振找水工程探測時，靜磁場  利用的是地磁場，在地面鋪設一個發(fā)射線圈，在發(fā)射線圈中發(fā)射拉莫爾頻率交變電流，由電磁感應定律可知交變電流產生垂直于線圈（地面）的拉莫爾頻率交變電磁場。激發(fā)完成后等待發(fā)射線圈中存儲的能量釋放完畢時，儀器轉為接收核磁共振信號模式，利用接收的信號就可以計算出地下水信息。若地下一定深度含有地下水則有MRS信號，若沒有水則無MRS信號，所以說核磁共振找水方法是最直接的地下水探測方法。