Una técnica de reflectometría de espacio libre de microondas con mediciones de frecuencia barrida para el perfilado de estructuras de pared y la detección de capas ocultas ha sido aplicada al monumento bizantino de Hagia Sophia. Se presentan los resultados de las mediciones experimentales y se comparan con los resultados simulados tridimensionales (3D), mostrando una concordancia aceptable en algunos aspectos (aunque no en todos). Basándose en los resultados experimentales, se demuestra la posibilidad de discriminar claramente entre regiones con y sin capas de mosaico cubiertas, y por lo tanto, la detección de dichas capas.