Най – простият метал детектор действува на принципа на “ЧЕСТОТНОТО БИЕНЕ”. Той се състои от два генератора, настроени на много близки честоти. Единият от тях е със стабилизирана честота, а честотата на другия се определя от параметрите на търсачната глава. Ако бобината на търсачната глава се доближи до метален предмет, индуктивността и се променя, поради което се променя и честотата на генератора. Тъй като сигналите на двата осцилатора са с близки честоти, при смесването им се получава сигнал с честотата на биене (в звуковия диапазон), равна на разликата между двете честоти. Този сигнал може да се усили и подаде към слушалки.
Когато детекторът се доближава до метал, в зависимост дали той е магнитен или не, тонът в слушалките се променя. В единия случай тонът се понижава, а в другия – се повишава.
Този тип металотърсачи са с проста конструкция, като за сметка на това се отличават и с редица недостатъци. Трудно се поддържат постоянни честотите на двата генератора. Разстоянието между бобината и земната повърхност (капацитетът на земята) влияе върху изменението на честотата. Това се избягва като около бобината на датчика се постави Фарадеев щит(екран). Металотърсачът се влияе също и от солена вода, мокра трева, или промени на терена.
Друг тип са металотърсачите работещи на принципа на вихровите токове. При приближаване на метален предмет магнитното поле на търсачната глава(бубината) на LC генератора индуктира в повърхноста на обекта вихрови токове, което води до неговото загряване. Това е свързано с поглъщане на енергия, което, от своя страна, предизвиква намаление на амплитудата на генератора. Детектираното напрежение на генератора задейства компаратора управляващ ниско честотен генератор и високоговорителя. Съществуват схеми на генератори при които амплитудата им се увеличава и намалява съответно за цветни и черни метали. Този тип детектори макар и да са малко по-добри от предния вариант имат почти всички техни недостатаци.
Метал детектори се изграждат и на принципа на “ИНДУКЦИОННИЯ БАЛАНС”. Търсачната глава на тези уреди е свързана към две бобини които се застъпват и са много прецизно балансирани. Едната бобина е свързана към генератора, и нейното магнитно поле пресича така втората бобина, че вследствие точното им балансиране в нея се индуктира много-ниско напрежение, поради което няма сигнал в изхода на усилвателното устройство и съответно в слушалките.
Ако търсачната глава се доближи до метал, баланса между двете бобини се нарушава, и напрежението на втората бобина се увеличава, усилва се от променливо токов усилвател, детектира се, усилва се от диференциращ постоянно токов усилвател, които чрез компаратор задеиства генератор на звукова честота и се подава към слушалките.При този тип металотърсачи изменението на разстоянието между бобината и земната повърхност оказва влияние на уреда
Всички до тук описани метал детектори имат съществения недостатък, че се влияят от почвата, нямат грунд баланс, което ги прави слабочуствителни при търсене на метални предмети в земята.
Съвременните металотърсачи работят на принципа на ИНДУКЦИОННИЯ БАЛАНС С ФАЗОВО ДЕТЕКТИРАНЕ. При тях детектора се управлява с подходящо изместен от фазо въртящия блок сигнал на генератора, по този начин се избягва влиянието на почвата. Съществуват значително по сложни решения при които се избягват влиянието на руда, шлака и други слабо проводими материали.
“ПРЕДАВАТЕЛ – ПРИЕМНИК” е друг принцип при изграждане на метални детектори.
В този случай към генератора е свързана предаваща бобина,а към усилвателя приемаща бобина.Двете са разположени под ъгъл близък до 90 градуса(прав ъгъл), той е така подбран, че когато в близост до уреда няма метален предмет на входа на усилвателя напрежението е малко, и след усилване и детектиране не може да задеиства ниско честотния генератор. Когато металотърсача се доближи до метал, благодарение на трансформаторния ефект в приемната бобина се индуцира сигнал. Той се усилва и подава на слушалки или измерителен уред. Използването на понятията предавател и приемник е съвсем условно, тъй като уреда не работи с радио вълни а с електро магнитно поле.
Металните детектори, изградени на принципа на “ИМПУЛСНАТА ИНДУКЦИЯ” имат само една бобина, която за разлика от всички предходни детектори няма нужда от екранировка. Когато към нея се подаде напрежение, тя създава магнитно поле, пропорционално на броя на навивките и силата на тока, про тичащ през тях. С изключване на напрежението започва преходен процес, при който напрежението спада до нула, а след това расте с обратна полярност. Обратното напрежение, при правилно “демпфирана” бобина, намалява по определен закон.
Ако до бобината има метал по време на преходните процеси, той или се намагнитва, или създава вихрови токове в зависимост от това дали е магнитен или не. И в двата случая обратното е.д.н. намалява до нула за по – дълго време. След като сигналът от бобината се усили, от него се взема стробиращ импулс, когато стойността на сигнала стане близка до 0V. Стробираното напрежение се подава на интегратор, който дава изходно напрежение, пропорционално на големината на металния предмет и обратно пропорционално на разстоянието до него. Това напрежение управлява генератор, чийто сигнал се подава на слушалките.
До тук описаните уреди, всичките без изключение работят на принципа на вихровите токове, относителното им разделяне е само с цел по-достъпното им обяснение.
По-долу накратко ще бъдат разгледани някой методи на проучване почиващи на други принципи на работа.
ЕЛЕКТРО СЪПРОТИВИТЕЛНИЯ метод за проучване на практика се свежда до измерване съпротивлението на почвата. Използва се омметър с променливо напрежение, не могат да се използват широко разпространените омметри поради това че всички модели извършват измерването с постоянен ток, това може да предизвика лъжливо показание, в случаи че между някой от електродите и почвата или между два вида почва намиращи се между електродите възникне потенциална разлика (източник на напрежение). Самото проучване представлява измерване съпротивлението между всеки два от 4 електрода, в случай че в някое от измерванията има разлика от останалите, то това означава че между тези два електрода има някаква аномалия (нееднородност на почвата). Ако съпротивлението е по-голямо от останалите измервания то това означава че между тези два електрода има област с по-високо съпротивление от това на почвата нпример камъни, ако съпротивлението е по-малко от останалите измервания то това означава че между тези два електрода има област с по-ниско съпротивление от това на почвата нпример метал, руда, пясък, солена или мокра почва. По този начин могат да се локализират само големи предмети на не голяма дълбочина, подходящ е за търсене на подземни помещения. Съществуват варианти работещи с 50, 100 електрода свързани към компютър който управлява измерването, анализира го, и го представя в графичен вид, нееднородноста се вижда на монитора като петно по което може приблизително да се съди за големината и дълбочината на обекта.
ГЕО РАДАРА (скенер) излъчва чрез антена подобна на някой модели телевизионни антени импулс с продължителност от 0,5 до 10 нано секунди,тази електро магнитна вълна се разпространява в земята от 2 до 10 пъти по-бавно от скороста на светлината в зависимост от вида на почвата или скалите, когато по пътя си тя премине от един вид почва в друг вид почва или предмет, част от нея в зависимост от разликите между двете вещества се отразява и се връща обратно, този сигнал се приема от втора антена същата като първата, усилва се и чрез стробоскопичен блок се разтегля във времето (примерно от 500 нано секунди става 100 000 нано секунди). Този сигнал се преобразува в цифров и се приема от компютър. Двете антени най-често са оформени като шеина, която се влачи по терена който се проучва. Приетите от компютъра сигнали се изобразяват на монитора като крива оцветена в зависимост от нивото на сигнала. Ако шеината се влачи по земята до като компютъра запълва екрана с приетите сигнали като ги подрежда един до друг на монитора се получава цветна картина, при преминаване над нееднородност (пласт от друг вид почва, кухина или някакъв предмет) се появява цветно петно, по местоположението му може ако се знае диелектричната константа на проучваната почва да се определи приблизителната дълбочина на обекта. Гео радара е подходящ за търсене на пещери, тунели, подземни сгради и относително едри предмети.
МАГНИТО МЕТРИЧНИЯ метод за проучване представлява измерване на земното магнитно поле с прецизен магнитометър. В близост до метални предмети магнитометъра отчита изменение на земното магнитно поле. Този метод е подходящ за търсене на метални предмети с много голяма маса, от порядъка на тонове и кубически метри, използва се за търсене на потънали кораби и рудни залежи.
ГРАВИТАЦИОННИЯ метод за проучване е измерване на гравитацията с прецизен гравитометър. В близост до масивни метални предмети гравитометъра отчита увеличение. Този метод също както магнито метричния е подходящ за търсене на метални предмети с много голяма маса, от порядъка на тонове и кубически метри, използва се за търсене на рудни залежи и много-големи обекти.
СЕИЗМИЧНИЯ метод за проучване използува свиството на сеизмичните вълни (това са трептения, механична вълна с честота няколко херца и под 1 херц) да се разпространяват на големи разстояния в почвата. Като изсточник на сеизмични вълни се използва най-вече микро взрив, и в някой модели огромен електро магнитен вибратор. Излъчената сеизмична вълна се разпространява на много големи разстояния, когато по пътя си тя премине от един вид почва в друг вид почва или предмет, част от нея в зависимост от разликите между двете вещества се отразява и се връща обратно. Върху проучваната земна повърхност са разположени микрофони които улавят отразената вълна, след филтрация и компютърна обработка се получава информация за земните пластове и наличието на аномалии в проучвания терен. Сеизмичните вълни поради ниската си честота имат голяма дължина на вълната което води до малка разрешителна способност, това означава че могат да бъдат локализирани само много-големи аномалии в земята. Използва се за геоложки проучвания, локализиране на пещери и големи подземни обекти.
Уредите работещи на принципа на ЯДРЕН МАГНИТЕН РЕЗОНАНС опростено обяснено с популярни думи представляват генератор, които чрез бoбина създава електромагнитно поле с честота равна на резонансната честота на атомите на търсеното вещество. Това води до възбуждането им, и след изключване на електро магнитното поле, възбудените атоми продължават известно време да излъчват вторично електромагнитно поле на резонансната си честота, то се приема от бОбината, усилва и след компютърна обработка показва наличието на съответното вещество. Този метод на проучване няма нищо общо с тъй наречените дистанционни локатори Omnitron …., Electroscope ….., Lectra Search и др. .
Проучването с УЛТРАЗВУК е не приложимо при търсенето на скрити предмети в земята, проради това че ултразвуковите вълни затихват много бързо в порести материи като различните видове почва. Те са приложими при течности и твърди материали, поради това могат да бъдат използвани за търсене на кухини и пещери в скали но не и в почва. Като има доста особенности при използването им, една от тях е че за да не затихват бързо (за да се постига по – голяма дълбочина ) трябва да се изпозва ултразвук с честота под 100 kHz.
В археологията се използва и проучване с РЕНТГЕНОВИ ЛЪЧИ . Недостатък на този метод е че те не се отразяват, поради това могат да бъдат изследвани само относително не големи обеми, на които е възможно от едната страна да се постави изсточник на гама лъчи, а от другата страна фотоплака, опакована така че до нея да няма достъп на светлина, а само на гама лъчи най-често черна хартия. След подходяща по продължителност експонация и проявяване се получава рентгенова снимка на изследвания обект. По този начин в бившия СССР са изследвани стените на дворци и згради наследени от руската империя.
