磁性测量仪器的基本原理
根据需要，实验室有:航空磁力仪、地面磁力仪、钻孔磁力仪、海洋磁力仪、高灵敏度磁力仪。
磁力仪按其测量的地磁场参数和大小可分为相对测量仪器(如悬丝垂直磁力仪，测量地磁场垂直分量z的相对差值)和绝对测量仪器(如质子旋进磁力仪，测量地磁场总强度的绝对值，也可测量相对值或梯度值)。
4.4.1.1磁通门磁力仪
坡莫合金是一种具有高磁导率和低矫顽力的软磁合金。在外磁场的作用下(磁滞线窄而陡)，很快达到饱和磁化，所以磁通门也叫饱和磁力仪。即外部磁场变化很小，感应磁场强度变化很大，仪器非常灵敏。将坡莫合金制成闭合磁路；外部激励磁线圈和信号接收绕组的输出脉冲电压与外部磁场成正比。这类磁力仪有很多种，如航空、地面磁力仪、磁化率测量仪等。
4.4.1.2质子旋进磁力仪
一个可以产生磁场的螺线管内的容器，充满了富含氢气的液体(如水)。通电产生磁场时，被激发的氢核(质子)自旋产生磁矩，磁矩沿螺旋方向平行排列，出现顺磁宏观磁矩。当垂直于地磁场的螺线管磁场停止时，氢核的宏观磁矩绕地磁场总强度(F)的方向作拉莫尔进动，进动频率与地磁场(F)的关系如下
环境地球物理学导论
说明进动频率f与f成正比，产生仪器激励磁场的线圈也是接收线圈，调谐到进动频率f，所以在一定强度的地磁场中，质子进动的磁矩会在线圈中产生感应电压，这就是地磁场的强度信号。
4.4.1.3光泵磁力仪
根据原子获得能量后被激发，从低能级跳到高能级的原理。光泵磁力仪利用氦(4He)原子灯发出波长为1.08μm的光，并作出与地磁场(被测磁场)同方向的平行光束。通过充满4He的吸收室后，4He吸收1.08微米的光，形成正离子，正离子从低能级跃迁到高能级(称为光泵浦)。这些4He原子的磁矩平行排列。跃迁磁矩频率f0与地磁场t的关系为
环境地球物理学导论
由于公式中的f0远高于(4.4.1)中的F，有利于提高仪器的灵敏度。仪器在吸收室处，加入一个垂直于光入射方向的调制磁场，使入射磁场的频率自动跟踪地磁场的变化，实现自动测量。
4.4.1.4超导磁力仪
约瑟夫森在1962年提出并经实验证明，两个超导体之间有10 ~ 30 A的绝缘层，超导电子可以畅通无阻地通过，绝缘层两端没有电压降，称为超导隧道结(约瑟夫森结)。这种现象被称为超导隧道结的约瑟夫森效应。
超导磁力仪是一种基于约瑟夫森效应的测量仪器。它的测量装置是一个由超导材料制成的闭环，有一个或两个超导隧道结。接合处的拦截面积非常小。只要通过一个小电流(10-1 ~ 10-6A)，结处就会达到临界电流Ic。(Ic的超导性被破坏，即超导隧道结所能承受的最大超导电流)。Ic对磁场非常敏感，随外磁场大小周期性波动。其振幅逐渐衰减。临界电流Ic也是穿入超导结的磁能φ的周期函数。它是利用器件的周期响应来计数磁能的变化(与外界磁场的变化成正比)，在已知圆环面积的情况下就可以计算出磁场值。
超导磁力仪是20世纪60年代中期利用超导技术发展起来的高灵敏磁力仪。其灵敏度比其他磁力仪高几个数量级(最高可达10-6nT)，可测量10-3nT的磁场。测量范围宽，磁场频率响应高，观测数据稳定可靠。在地磁学中，用于研究地磁场的扰动。在大地电磁法和电磁法中，用来测量微弱的磁场变化。在岩石物理学中，它用于岩石磁性的研究。
由于这种仪器的探头需要低温，经常要用杜瓦瓶中的氦气冷却，使得设备复杂，价格昂贵。目前主要用于实验室。但是，随着超导技术研究的不断进步，相信在不久的将来，它在环境地球物理中的应用会越来越多。