质子旋进磁力仪利用富含质子氢的液体产生旋进信号。它使用的液体可以提供非常高的氢密度，并且在操作时没有危险。让极化直流电流通过绕在富含质子氢液体探头的线圈上，便会产生100高斯（Gauss）的辅助磁通密度。质子被极化至较强的净磁化强度，与较强的磁通密度达到热平衡。当辅助磁通终止时，被“极化“的质子即发生旋进而重新恢复为正常的磁通密度状态。根据以下公式，质子的旋进频率f₀与磁通密度B（单位为特斯拉—Teslas,T）有直接关系：

f₀=(γ_p/2π)Bγ_p/2π=42.5763751MHz/T

对质子旋进的测量必须按序进行，即先有一个初始极化，接着进行频率测量，然后这个循环不断重复。这不同于在氢核被极化的同时进行旋进测量的连续测量法。

   通俗的说：我把探头中的大量的氢原子这种磁畴比喻为无数的小磁针，从受力上讲，小磁针在真空的外界环境下不受任何力，那么小磁针的排列应该是随意的、杂乱无章的，任意方向的。如果将小磁针放置在探头内并给他一个外加的磁场（极化过程），那么小磁针应该受到两个力的作用，一个是外加磁场的作用力，一个是地球磁场的作用力（指南针就是由于受到了地磁场的作用而具有帮助人们指示方向的功能）。由于外加磁场的力的作用的影响，小磁针会按照外加磁场的方向要求顺次排列到一个方向上，如果之后取消掉外加磁场，则此刻小磁针就只受到测点位置地磁场的作用力，由于地磁场作用力的影响，小磁针会从上诉的固定的顺次方向变化到现在所受作用力要求下的地磁场相应方向，同时，质子围绕自身原子核作旋转运动（自旋），此时，质子在地磁场力的作用下所表现出来的运动形式就象倾斜旋转的陀螺一般，我们称之为“拉莫尔旋进”。理论物理分析研究表明，氢质子旋进的角速度（角速度=2πf，该f为质子旋进频率）与测点处地磁场大小有关系，测点处地磁场越强，旋进就越快，反之越慢。通过电子设备的合理组合分配，测得f即可求出测点处的地磁场磁场强度值。