一、原理
地下金屬管線探測一般採用兩種方式：永磁鐵檢測磁場變化，平衡線圈檢測電磁場變化。永磁鐵方式只能檢測導磁性金屬：鐵和不鏽鋼304金屬，但在食品廠普遍採用不鏽鋼和銅鋁等非金屬；因此，普遍採用平衡線圈原理來檢測所有類型的金屬。平衡線圈檢測電磁場變化的檢測頭內部都是由三組線圈組成，包含中間的發射線圈及兩側等距離的接收線圈。其工作原理是：通過中間的發射線圈由電磁波發生器產生高頻電磁場，兩側的接收線圈把感應到的電磁場變化轉換為電壓變化。當導磁性金屬靠近接收線圈時電磁場增強，導磁性金屬穿過二個接收線圈時電壓由高到低變化；當非磁性金屬靠近接收線圈時電磁場減弱，非磁性金屬穿過二個接收線圈時電壓由低到高變化，根據電壓變化和探測算法來判斷是否含有金屬異物。
由於採用高頻交變磁場容易受到如變頻器等其他設備和振動引起的電磁干擾，有些“潮溼”產品或本身具有導電性（即產品效應）的產品干擾小金屬檢測，要快速準確探測到小金屬必須採用特殊濾波方法。
經過DSP技術處理的信號還需採用某種算法來判斷產品中是否含有金屬異物。通常用二種算法：振幅檢測和窄區檢測(零點交叉）來判斷。振幅檢測是當接收信號超越正負門限時認為有金屬異物，其缺點在於只能檢測到較大的金屬粒，並且無法準確判斷金屬異物位置；窄區檢測或稱為零點交叉是當異物跨過零軸窄區域(發送線圈)，接收電壓信號發生正負交叉二個電壓時認為有金屬異物，優點是能發現小金屬並能準確判斷金屬異物位置，缺點是當小金屬緊隨大金屬時不會發生正負交叉二個電壓而被忽略，美國Bounty Hunter 賞金獵人公司的DSP技術能夠自動切換這二種檢測算法從而發現相應的小金屬。
二、分類
1 .一類是利用電磁感應原理探測金屬管線、電/光纜，以及一些帶有金屬標誌線的非金屬管線，這類簡稱管線探測儀。優點：探測速度快、簡單直觀、操作方便、精確度高。缺點：探測非金屬管線時，必須藉助非金屬探頭，這種方法使用起來比較費力，需要侵入管線內部。2.另一類是利用電磁波探測所有材質的地下管線，也可用於地下掩埋物體的查找，俗稱雷達，也被稱為管線雷達。優點：能探測所有材質的管線缺點：對環境要求較高，測深能力較差（難查埋深較深的管線），對操作者素質和經驗要求高。任何儀器都不是完美的，需要配合使用才能發揮它們的極致傳統上，管線探測儀僅指利用電磁感應原理的管線探測儀，也是使用最多的儀器，目前國內和國際上有很多類似產品。國內的價格相對來說比較便宜，質量一般，高精度探測是達不到的，但是在要求很低的場合試一試也未嘗不可，只有比較了才有優劣之分，才能看出哪個是最好的，哪個是最適合自己的；國外的產品相對來說，價格要高一些，但質量是沒的說，功能更強大，測試精度更高。
三．總體設計
總體設計將影響整個項目的實現，對整個項目的開發起著指導性的作用，因此總體設計的好壞影響深遠，這裡的軟硬件方案都是經過再三的比較與分析才確定的，硬件和軟件兩個互相影響，協同工作實現系統的基本功能。由於硬件系統是基礎，是軟件系統得以運行的平臺，因此將它放在前面，先依據硬件的總體設計方案，完成各個單元電路的設計與實現，接下來再根據軟件模塊的總體方案設計程序流程，在硬件電路的基礎之上進行調試。但在設計之初兩個部分都需經過認真的分析，確定總體方案後再分階段進行實現。
硬件電路設計是進行軟件設計的基礎，是整個地下金屬管線探測儀中最位重要的部分。它設計的好壞決定著系統的穩定性和可擴展性。本次設計的地下金屬管線探測儀的框圖如圖4-1所示，包括五大部分：線圈振盪、信號放大、脈衝產生、中央處理和外圍設置顯示模塊。
圖4-1 手持數字地下金屬管線探測儀硬件設計框圖
這四部分組合起來構成了一個基於單片機的開環金屬探測模型。線圈振盪電路是基礎，依靠它來進行金屬探測，這一部分可以產生穩定的正弦波，但在遇到金屬物體時正弦波的頻率和幅度會發生變化。振盪部分產生的正弦波經放大後送入脈衝變換電路產生一定頻率的脈衝，然後將其送如單片機。因此在前端振盪電路頻率變化時這種變化同時將送入單片機，單片機進行分析判斷後進行報警。外圍控制模塊的作用是，與前端單片機進行通訊，將獲得的信息進行分析運算再進行顯示並且通過鍵盤對前端金屬探測的精度進行設置。
四、國際現狀分析
金屬探測應用最廣的領域是探測埋在地下的有價值金屬物體，金屬探測使用環境是在野外地表，通過移動地下金屬管線探測儀的傳感器(即探頭)來發現有價值的金屬目標。地下金屬管線探測儀及探礦設備用於探測和識別深埋地下金屬物品、金屬礦產，廣泛應用於檢查地下的金屬管道、電線，幫助發現隱埋的金屬文物和金銀寶物，還可以排雷、探礦、考古、廢舊金屬回收等。
手持式地下金屬管線探測儀適用於機場、港口以及重要出入口的安全檢查，用於檢查人身攜帶或小件行李中非法隱藏的金屬武器或違禁金屬物品，是安全檢查的必備設備。此外，在造幣廠、貴重金屬加工車間、貴重元器件生產廠、光盤生產廠等防止丟失部門，可用於防止物品被盜，是一種防盜的有效設備；在食品行業、玩具生產等領域，用於檢查混入產品中的危害人身安全的金屬碎屑，是質檢環節的一種有力工具；在木材加工行業等領域用於檢查混入的危害加工機械的金屬物品；還可以用來探測隱蔽在磚石牆壁內的電線、水管，以免造成施工危險和安全隱患等。手持式地下金屬管線探測儀正在逐漸被人們所認識，並越來越多的應用在社會生活的各個領域。
目前國外手持地下金屬管線探測儀生產廠家主要有美國的BOUNTY HUNTER賞金獵人、GARETT、RANGER，芬蘭的RAPISCAN，意大利的CEIA等，他們的高端產品性能穩定，外形美觀，可靠性高，部分產品還可以改變靈敏度，但是價格非常昂貴。而中國能夠規範化批量生產的廠家很少，產品缺乏市場競爭力。
五、本產品主要國家和地區概況
地下金屬管線探測儀在國際市場中應用很廣，中國、美國、德國、澳大利亞和日本為主要生產國。
1、美國Bounty Hunter 賞金獵人
Bounty Hunter 賞金獵人成立於1975年，Bounty Hunter目前是全世界最大的手持地下金屬管線探測儀制造商，世界最先進的地面探測產品，彙集了Bounty Hunter公司35年的技術經驗，擁有多項的專利技術，尤其適合有特殊需要的專業人士使用。Bounty Hunter公司的產品均採用國際上先進技術設計，且採用世界上優質的元器件製成，在業界贏得了良好聲譽。
Bounty Hunter 賞金獵人是全球第一大金屬探測儀品牌，根據美國2014年2月發佈的貿易白皮書，Bounty Hunter 賞金獵人2013年全球銷量達到3000萬臺以上，佔據了全球近70%以上的金屬探測儀市場份額。這是Bounty Hunter 賞金獵人連續10年蟬聯全球手持金屬探測儀銷量冠軍。
Bounty Hunter 賞金獵人公司座落於美國德克薩斯州、厄爾巴索、美國規模最大，最有活力的工業基地之一。賞金獵人是先進技術製作的探測器，具有探測度廣、定位準確、分辨力強、操作簡易等特點。Bounty Hunter 賞金獵人品牌也逐漸被全球市場認知，通過全球超過600家經銷商在30多個國家銷售Bounty Hunter 賞金獵人，Bounty Hunter 賞金獵人之所以能夠長期佔據全球市場份額第一，Bounty Hunter 賞金獵人是全球金屬探測儀技術派品牌的領軍人物，公司每年投入大量的人力物力進行手持金屬探測儀技術的研發。
美國Bounty Hunter 賞金獵人最為知名的金屬探測儀Land Ranger Pro，原產於美國，使用導電性弧形顯示屏、以硬幣大小為例探測深度在10英寸左右，目標越大可探測的深度越深，具有搜索模式及準確定位模式、對探測目標的識別模式，超強深度探測模式、超載警報系統。它不但靈敏度高，而且能夠指示金屬材質，其最大的優越性是可以排除礦化反應，並可除排干擾，名列全球十大地下探測器之列，在全球累計銷量超過3000萬臺，Bounty Hunter 賞金獵人在全球、北約軍隊探寶愛好者專用探寶的裝備，被探寶者們強烈推薦。 美國Bounty Hunter最為知名的一款Quick Draw Pro，北約軍事80%都配備的是這款探測器，視覺狀態指示器、美觀的界面設計。Quick Draw Pro無論在定位準確上、探測深度廣、及辨別目標強、最佳的靈敏度、抗干擾能力和穿透力。做工都是上乘之作，使用導電性弧形顯示屏，讓你探測在屏幕上一目瞭然，近幾年，北約軍隊採用採購這款，總數達到100萬以上，在很多專業探寶者們那，都能見到他們的影子。
2、澳大利亞
澳大利亞覓寶(Minelab)電子有限公司是一家總部設在南澳大利亞阿德雷德的充滿活力和創新精神的電子公司，特別擅長設計和開發金屬檢測技術。
覓寶（Minelab）高靈敏地下金屬管線探測儀廣泛應用於安全檢查與海關檢查、公安偵破；檢查原料中的金屬異物，檢查地下的管道、線路；淘金、探寶；幫助人們發現埋藏地下的金屬文物和金銀寶物，它也是建築、自來水裝修、供變電等作業必不可少的工具。它是世界上最先進的地下金屬管線探測儀。目前世界上生產的地下金屬管線探測儀都採用的是單頻率或雙頻率的技術來實施探測，在探測時受到地層結構的影響很大，容易出現假信號，而覓寶（Minelab）高靈敏地下金屬管線探測儀是採用先進的多而且寬頻率的專利技術，抗干擾性能好，適用於各種地質情況，探測深度大、分辨率高、定位準確；且裝有該專利技術的地平衡系統可有效地排除地面信號的干擾，探測器只採集選定金屬目標的信號，準確無誤地搜尋地下的金屬物品。
香港
香港恆高電子集團——希瑪儀表是一家擁有大批高技術人才及有深厚測量儀器開發功底的高科技企業，專業製造及銷售SMART SENSOR（希瑪）品牌的紅外測溫儀、聲級計、風速計、溫溼度計、照度計、測距儀、地下金屬管線探測儀、交流電探測器、可燃氣體探測器、地下金屬管線探測儀、5-25KG手持式電子稱等共10多個類別30多個品種，並保持每年至少出4大新系列、10大新機型的發展速度。
六、地下金屬管線探測儀市場發展中存在的問題
從現場具體應用的要求來看，傳統的地下金屬管線探測儀存在的主要問題是：
1、提高檢測精度的要求，不同環境的金屬常常形狀大小各異，而且在探測環境較厚時可能被埋在較深的位置，因此地下金屬管線探測儀需要有較高的檢測精度。為了提高檢測精度，對於利用頻率變化原理進行檢測的差拍式地下金屬管線探測儀，需要提高電壓、電流頻率，但頻率增加會使探測器受到線圈分佈電容及工作環境的影響，另一種提高檢測精度的方法是利用兩個或多個探測線圈(分為發射線圈和接收線圈)，以平衡方式進行探測，如一些國外的地下金屬管線探測儀，由於元器件參數的分散性、環境因素(如溫度)的變化及現場條件的惡劣性，探測器的安裝、調試的可操作性不好，而且儀器成本較高；
2、克服物料磁性影響的要求，由於金屬探測利用了電磁感應原理，因此，如探測環境本身具有一定的導磁性將影響探測結果，例如引起探測器誤動作等，雖然一些探測器對磁性物料的影響作了一些修正，但手工調整不方便、不準確；
3、具有抗現場電磁干擾的要求，利用電磁感應原理進行探測的地下金屬管線探測儀，當在探測器附近進行電焊操作時，探測器很容易產生頻繁的誤動作，目前常見的利用電磁感應原理檢測金屬的探測器都未採取較好的措施。
七、本產品國際發展趨勢分析
全球第一臺地下金屬管線探測儀誕生於1960年，步入工業時代最初的地下金屬管線探測儀也主要用於工礦業，是檢查礦產純度、提高效益的得力幫手。40多年過去了，地下金屬管線探測儀經歷了幾代探測技術的變革，從最初的信號模擬技術到連續波技術，直到今天所使用的數字脈衝技術，地下金屬管線探測儀簡單的磁場切割原理被引入多種科學技術成果。無論是靈敏度、分辨率、探測精度還是工作性能上都有了質的飛躍。應用領域也隨著產品質量的提高延伸到了多個行業。
國際市場中地下金屬管線探測儀競爭激烈，特別是在歐美地下金屬管線探測儀市場已經達到飽和的情況下，各個地下金屬管線探測儀生產大國紛紛把目光投到國際市場，尤其是快速發展的亞洲市場。從而使國際地下金屬管線探測儀市場也是硝煙瀰漫，各大生產廠商壓低產品價格，以搶佔國際市場份額。