核子密度湿度仪用于测量沥青，土壤，或混凝土的密度，骨料和土壤湿度。密度可以通过散射模式或直接传输模式测得，而湿度是采用散射模式测量，对于混凝土和热拌沥青，散射模式是理想的方法；而直接传输方法适用于测量50-300毫米(2- 12英寸)的土壤和骨料，测试结果在短短的1分钟内取得，如有需要即可增加压实压力，取代了传统的密度测试方法并且已经成为了行业标准。
核子仪可以用于检测各种类型的土壤、石头、土石混合物等土工材料，有些仪器可以检测水泥混凝土，但很多仪器不能检测沥青混合料和层厚比较小的混凝土材料。
通常仪器检测土工材料时，被测材料有一定的厚度和足够大的体积，否则没有足够多的射线计数用于计算密度或湿度。沥青混合料通常在铺筑时每层的厚度都不会超过7-8厘米，仪器在检测时射线会穿透这个层厚而同时检测了其它材料，这样仪器的检测结果就不仅仅是检测的薄层材料的密度，而是不同层厚的材料的共同的密度，可以用于各种土木工程的养护检测及各种研究和开发，用于实验室和工程试验区段可以快速、准确获取各项施工参考数据。
核子密度湿度仪用于施工现场快速地检测建筑材料的湿密度（总密度）和含水量（湿度），完成一次检测通常只需要1分钟或更短时间，通过检测被测材料中含有的所有元素的原子量总和来计算被检测材料的总密度(湿密度)，所以仪器的密度检测不受被检测材料的颗粒大小、级配、均匀度，以及物理状态、化学成分等方面的影响，除非被测材料的化学组成与常规材料不同，通常情况下核子仪密度检测结果不需要进行校正。
测量湿度时，测量的是被测材料中所有的氢原子，在大多数土壤和骨料中，氢原子存在于自由水中，但是蛇纹石、黏土、有机体和石灰处理的土壤含有结合水，这些材料中的结合水对仪器检测材料的含水率有轻微影响，可以通过简便的在仪器中输入水分偏置量的方法进行校正。
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