地质雷达法用来进行野外观测的专用仪器，一般包括发射天线和发射机，接收天线和接收机，以及内装微处理机或直接用便携式微机的控制部件。发射机将直流电源供给的直流电转换为高频、窄脉冲的交流信号，通过发射天线向被探测介质定向发射固定频率的电磁波。接收天线接收回波信号后输入到接收机，经放大并转换为数字信号后传输到控制部件进行叠加、计算、存贮，由液晶显示器实时显示断面图像，并可打印、拷贝。观测数据可存贮在软盘上，也可通过机内标准接口传输到外接计算机进行更详细的数据处理、彩色显示和绘制彩色断面图。为了同时进行不同深度的探测，提高施工效率，可以用一台发射机或多台接收机同时观测。最新仪器都配置多种频率的发射和接收天线，可根据不同地质任务和施工条件选用或作几种频率观测，取得更多的地质信息。

地质雷达按使用场合不同可分为空中地质雷达(又称机载地质雷达)、地面地质雷达、矿井地质雷达和钻孔地质雷达。其中，机载雷达是装在飞机上的地质雷达的总称，主要有侧视雷达、前视雷达、平面位置显示器雷达等，它具有快速覆盖和全天候工作的优点，主要用于测绘地形、地面岩性识别、判别地质构造特征等。煤炭工业部门常用的是地面地质雷达、矿井地质雷达和钻孔地质雷达。

地面地质雷达在地面进行观测，是地质雷达中使用最多的一种方法。它用发射机和发射天线向地下发射高频电磁波，电磁波在地下土层、岩层中有明显电性差异的界面上反射，在地面用接收机和接收天线接收回波信号，并对其进行计算处理、解释、成图，得到地下地质结构的显示图象和深度资料。地面地质雷达测线、测点布置灵活，可根据需要布设成规则网状、不规则网状或任意单条剖面。既可逐点观测，也可沿剖面连续观测。

矿井地质雷达具有防爆功能。在矿井巷道中进行观测。可以对巷道下方、上方、两侧及前方进行探测。向下方探测时，工作方法与地面观测相同。巷道有支架支护时，向上和向两侧探测的天线要特殊设置。向采掘前方探测是在巷道揭露的煤层或岩石断面上垂直布设发射天线和接收天线，可探测采掘前方的断层、岩溶及其它异常体。矿井中的干扰因素 (各种电缆、金属物等)较多，现场观测时要尽可能避开或减少干扰源的影响，以提高信噪比。资料解释要正确区分有效信号和干扰信号，以保证地质解释结果的可靠性。

矿井地质雷达在煤矿区一般用于探测厚煤层采后的剩余厚度，煤层下面的石灰岩层或其它需要探测岩层的深度、喀斯特发育情况，巷道或工作面前方的小断层、老窑水、喀斯特陷落柱、火成岩岩墙、煤层夹矸和其它地质异常体。

钻孔地质雷达把发射及接收装置放入钻孔中进行观测，有单孔测量和跨孔测量两种方式。①单孔测量。把发射和接收装置放于同一钻孔中，两者的间距保持不变，沿钻孔剖面进行测量。电磁波向钻孔壁介质发射，遇有电性差异的界面反射回来被接收，即可发现钻孔未揭露到的周围介质中的断层、破碎带、喀斯特、金属矿体等，并确定其距钻孔的位置、延伸方向。②跨孔测量。把发射装置和接收装置分别放入相邻两个钻孔中(也可采用一孔发射、多孔接收方式)，雷达脉冲从发射钻孔传输到接收钻孔，通过对透射波传播速度、振幅等的分析，以及对反射波的分析，可以了解两个钻孔之间介质的地质结构和地质异常体的情况。跨孔地质雷达的工作方法与钻孔无线电波透视法相似。