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(jīng)濟(jì)、最有效、應(yīng)用最廣泛的方法。被國內(nèi)外廣泛應(yīng)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(chǎn)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(zhì)勘探中，還能用于地?zé)峥碧健?br />
原理及特點(diǎn)
二次時(shí)差法是以一定的電流制式與時(shí)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(shí)之差的正值反映含水層，負(fù)值反映非含水層，根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)地下水探測儀。儀器由發(fā)送機(jī)和微機(jī)測量系統(tǒng)兩部分組成。
儀器主要特點(diǎn)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(jī)體積小、耗電低、功能多，若操作員在10分鐘內(nèi)無任何操作則儀器自動(dòng)關(guān)閉電源。接收部分有瞬間過壓輸入保護(hù)能力，發(fā)射部分有過壓、過流及開路保護(hù)能力。
（2）多參數(shù)、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(shí)、衰減度、激發(fā)比、偏離度以及綜合參數(shù)等找水參數(shù)，工作在二次時(shí)差法時(shí)，儀器還可給出二次時(shí)差參數(shù)和質(zhì)量判別參數(shù)可將整條測線上各測量參數(shù)在大屏幕顯示器上繪成曲線，測量結(jié)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?？扇我庠O(shè)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(shù)、裝置常數(shù)的輸入與計(jì)算功能，極距常數(shù)表──對(duì)所有裝置，可預(yù)先存儲(chǔ)最多100組不同 極距常數(shù)，從而避免相同極距常數(shù)反復(fù)輸入可能帶來的輸入錯(cuò)誤，僅輸入一個(gè)編號(hào)，就能調(diào)出相應(yīng)組極距常數(shù)使用或重新設(shè)置。
（4）接地電阻檢查?？呻S時(shí)檢查各電極接地情況，方便實(shí)用。
（5）超大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。測量參數(shù)連同極距常數(shù)一同被存儲(chǔ)，儀器可存儲(chǔ)最多2250個(gè)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)。所有儀器設(shè)置參數(shù)及測量數(shù)據(jù)均有掉電保護(hù)能力。配備的RS－232C接口能與其它微機(jī)聯(lián)機(jī)工作。診斷程序可快速準(zhǔn)確地判斷出故障所在位置及主要損壞器件。
（6）全密封結(jié)構(gòu)具有防水、防塵、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
二、紅外線地下水探測儀
美國地質(zhì)研究人員研究了用紅外線勘測地下水源的工作。據(jù)悉，如果地下有水源，則在地表的近處可測出溫度變化，據(jù)此來判斷地下有無水源。
這種方法有很多優(yōu)點(diǎn)，不但勘測的經(jīng)費(fèi)可節(jié)省，并且還能使用于復(fù)雜的地面結(jié)構(gòu)。這種方法還可在飛機(jī)和宇宙飛船上使用，根據(jù)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(nèi)進(jìn)行水源勘測工作。
根據(jù)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?yàn)槭艿叵滤畮r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(rèn)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(jīng)濟(jì)、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(jí)發(fā)生躍遷的現(xiàn)象，用NMR方法探測地下水使得該現(xiàn)象的應(yīng)用領(lǐng)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(gè)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(xiàn)象。核磁共振廣泛應(yīng)用于獲取化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(gè)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(qiáng)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(zhì)子處于低能級(jí)上，磁化強(qiáng)度矢量繞 作拉莫爾進(jìn)動(dòng)，如圖1所示，進(jìn)動(dòng)的頻率由拉莫爾方程決定。
1.氫磁化強(qiáng)度矢量繞地磁場進(jìn)動(dòng)
當(dāng)我們外加一個(gè)與該靜磁場 垂直的拉莫爾頻率交變電磁場時(shí)，氫核吸收這個(gè)特定頻率的光量子，產(chǎn)生塞曼能級(jí)的躍遷，躍遷到高能級(jí) ，可以形象的用圖 2描述。
2.氫核的塞曼能級(jí)躍遷
當(dāng)撤掉與靜磁場 垂直的交變電磁場時(shí)，由原子物理知識(shí)可以得出，氫核的塞曼能級(jí)自動(dòng)的從高能級(jí) 躍遷到低能級(jí) ，如圖3所示。
3.氫核自發(fā)從塞曼高能級(jí)躍遷到低能級(jí)
氫核磁化強(qiáng)度的塞曼能級(jí)自動(dòng)從高能級(jí) 躍遷到低能級(jí) 時(shí)，釋放出特定能量的光量子，用線圈接收這個(gè)信號(hào)，就得到了隨時(shí)間而周期變化的衰減正弦信號(hào)即核磁共振信號(hào)。這個(gè)信號(hào)幅度隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減，我們稱它為自由感應(yīng)衰減信號(hào)（FID）。
發(fā)射不同交變電磁場的強(qiáng)度時(shí)記錄下各個(gè)FID信號(hào)的初始振幅和平均橫向弛豫時(shí)間，利用得到的一組初始振幅和平均橫向弛豫時(shí)間的數(shù)據(jù)就可以反演計(jì)算得到不同深度地下水信息。
在實(shí)際的核磁共振找水工程探測時(shí)，靜磁場 利用的是地磁場，在地面鋪設(shè)一個(gè)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(yīng)定律可知交變電流產(chǎn)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(chǔ)的能量釋放完畢時(shí)，儀器轉(zhuǎn)為接收核磁共振信號(hào)模式，利用接收的信號(hào)就可以計(jì)算出地下水信息。若地下一定深度含有地下水則有MRS信號(hào)，若沒有水則無MRS信號(hào)，所以說核磁共振找水方法是最直接的地下水探測方法。
