核子密度濕度儀用于測量瀝青，土壤，或混凝土的密度，骨料和土壤濕度。密度可以通過散射模式或直接傳輸模式測得，而濕度是采用散射模式測量，對于混凝土和熱拌瀝青，散射模式是理想的方法；而直接傳輸方法適用于測量50-300毫米(2- 12英寸)的土壤和骨料，測試結果在短短的1分鐘內取得，如有需要即可增加壓實壓力，取代了傳統的密度測試方法并且已經成為了行業標準。
核子儀可以用于檢測各種類型的土壤、石頭、土石混合物等土工材料，有些儀器可以檢測水泥混凝土，但很多儀器不能檢測瀝青混合料和層厚比較小的混凝土材料。
通常儀器檢測土工材料時，被測材料有一定的厚度和足夠大的體積，否則沒有足夠多的射線計數用于計算密度或濕度。瀝青混合料通常在鋪筑時每層的厚度都不會超過7-8厘米，儀器在檢測時射線會穿透這個層厚而同時檢測了其它材料，這樣儀器的檢測結果就不僅僅是檢測的薄層材料的密度，而是不同層厚的材料的共同的密度，可以用于各種土木工程的養護檢測及各種研究和開發，用于實驗室和工程試驗區段可以快速、準確獲取各項施工參考數據。
核子密度濕度儀用于施工現場快速地檢測建筑材料的濕密度（總密度）和含水量（濕度），完成一次檢測通常只需要1分鐘或更短時間，通過檢測被測材料中含有的所有元素的原子量總和來計算被檢測材料的總密度(濕密度)，所以儀器的密度檢測不受被檢測材料的顆粒大小、級配、均勻度，以及物理狀態、化學成分等方面的影響，除非被測材料的化學組成與常規材料不同，通常情況下核子儀密度檢測結果不需要進行校正。
測量濕度時，測量的是被測材料中所有的氫原子，在大多數土壤和骨料中，氫原子存在于自由水中，但是蛇紋石、黏土、有機體和石灰處理的土壤含有結合水，這些材料中的結合水對儀器檢測材料的含水率有輕微影響，可以通過簡便的在儀器中輸入水分偏置量的方法進行校正。
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