Hệ thống đo đạc gồm máy phát dòng (Transmitter, Tx), phát dòng xung ITx vào vòng dây phát (Transmitter Loop) để tạo nhảy bậc trường từ trong đất. Cuộn dây thu (Receiver Coil) đặt tại vị trí đo, thu nhận tín hiệu điện cảm ứng URx, đưa đến máy thu (Receiver, Rx).

Cách bố trí cuộn dây phát & thu rất đa dạng, có thể đo trong hay ngoài vòng dây phát. Cách bố trí thường được gọi là Cấu hình đo (Configuration), và một số cấu hình hay dùng được đặt tên là Central Loop, Slingram, Turam,... Trong hình vẽ là cấu hình Central Loop (Vòng trung tâm) (Hình a, Typical Layout).

Lược đồ xung đo đạc

Dù cấu hình và cách chế tạo máy đo khác nhau, thì Lược đồ xung đo đạc của các bộ máy đo TEM giống nhau (Hình b, Timing).

Dòng xung ITx có dạng xung vuông đảo cực với tỷ suất ½, đặc trưng bởi tần số làm việc f. Mỗi chu kỳ T có 4 kỳ dài bằng nhau. Vì lý do kỹ thuật điện tử, việc cắt dòng phát không thực hiện được ngay lúc có lệnh cắt, mà diễn ra trong khoảng gọi là Thời gian cắt dòng (Turn Off Time), từ cỡ vài μs đến 200 μs, tức là thời điểm cắt dòng phát thật sự t0 bị trễ.

Máy thu khuếch đại và số hóa tín hiệu ở các thời gian thích hợp tG tính từ lúc cắt dòng phát thật sự. Thời gian này được gọi là Trễ (Delay) hay Cổng (Gate). Số cổng có từ 10 đến 32, phân bố theo quy tắc hình học (trị ti+1 bằng cỡ 1,4142 lần ti). Thông thường phép đo thực hiện ở kỳ cắt dòng phát và gọi là Chuẩn (Standard Gates). Một số máy như của hãng Geonics thiết kế có thêm chế độ Đo ở kỳ phát dòng (On-time Gates).

Các bộ máy công suất nhỏ có khối phát và thu đặt chung hộp, dùng cho khảo sát nông hoặc trong hố khoan, làm việc ở tần số cao hoặc vừa (10 đến 300 Hz). Các bộ máy lớn có công suất vài KVA thì tách máy phát và thu, và làm việc ở tần số cực thấp để khảo sát độ sâu lớn.

Vòng dây phát

Vòng dây phát có thể rải một hay nhiều vòng, dạng chữ nhật, đa giác đều, hay tròn, oval. Các vòng phát nhỏ thường chế sẵn. Vòng lớn có thể đến 2000 x 2000 m. Vòng phát tự rải tốt nhất là rải 1 đến 3 vòng. Nếu rải nhiều vòng hơn, phải san thành dạng solenoid có dãn cách vòng đủ lớn để giảm ký sinh điện dung và điện cảm; nếu không nó sẽ làm kéo dài và ảnh hưởng đến đặc trưng của quá trình cắt/phát dòng, gây sai lệch định thời các gate và số liệu đo (Hình c, Mutlticore Cable).

Cuộn dây thu

Tín hiệu cảm ứng điện từ là đại lượng vector, nên một cuộn dây thu chỉ thu nhận thành phần dọc theo trục cuộn. Các đo đạc thường đo thành phần Z, đặt cuộn nằm ngang có cân bằng bọt thủy. Các kiểu máy từ Liên Xô cũ thời kỳ trước 1980 không chế sẵn cuộn dây thu, mà rải vòng dây thu cùng với vòng dây phát để đo thành phần Z.

Khi có chủ đích đo các thành phần nằm ngang XY, thì dùng:

• Đầu thu chế sẵn 3 thành phần;
• Dùng cuộn dây thu 1 thành phần, nhưng đo lần lượt đặt trục cuộn nằm theo hướng Z, X và Y.

Kỹ thuật tích lũy tín hiệu

Vì rằng tín hiệu đo TEM suy giảm nhanh, ở các trễ lớn thì tín hiệu siêu nhỏ, nên để thu được số liệu thật trên nền nhiễu cao, kỹ thuật tích lũy tín hiệu được vận dụng. Nội dung của nó là cộng tích lũy số đo của nhiều/rất nhiều kỳ đo, và đặc trưng bởi Thời gian tích phân (Integration Time).

Đồng bộ phát - thu

Các bộ máy công suất lớn thiết kế khối phát và đo tách rời, thì có hai cách đồng bộ tiến trình đo:

• Dùng đôi dây nối máy đo với máy phát, gọi là chế độ REF, máy đo điểu khiển trực tiếp tiến trình phát dòng.
• Dùng đồng hồ thạch anh ổn định cao, gọi là chế độ XTAL, máy phát và đo được trang bị đồng hồ thạch anh và ủ trong lò sấy cỡ 60 °C. Trước khi làm việc, máy phát và đo được nối với nhau để chuẩn tần số và pha cho đồng hồ, rồi tách rời nhau để đo. Nó cho phép nhiều máy đo cùng làm việc với 1 máy phát, nhưng dễ bị lỗi đồng hồ nếu nhiệt độ môi trường lên cao và/hoặc thiết bị già cỗi.

Cơ giới hóa đo đạc

Vì đo TEM không cần tiếp đất, nên có thể lắp thiết bị lên phương tiện cơ giới để đo nhanh.

• Hệ thống kéo trên mặt đất có tên là PATEM (Hình d, Pulled Array TEM) do Hydro-Geophysics Group, Đại học Aarhus (Đan Mạch) phát triển, trong đó dùng lồng khung phát 8x 3 x 5 m, khung dây thu kéo sau khung phát 25 m, có lắp các bánh xe, lập thành cấu hình lưỡng cực (Dipol). Hệ thống này cho ra kết quả đến độ sâu 100–120 m.[7][8]
• Hệ thống đo bằng trực thăng, được phát triển ở nhiều nước, và là xu hướng tiềm năng cao, nhưng thuộc về các công ty lớn.[9]
• Đo bằng tàu thủy, ví dụ hệ thống thu phát Geonics EM61S (Submersible) có thể làm việc dưới nước ở độ sâu trên 60m.