地震孕育和发生过程中产生的地表形变、质量迁移等变化可以由重力场反映出来,超导重力仪作为性能优秀的重力测量仪器,在地震监测方面起着重要作用。作为超导原理完美应用的重力测量仪器,超导重力仪使用超导悬浮系统代替传统弹簧式重力仪中的机械弹簧,使其工作稳定性远超其他类型仪器,也正是由于此优点,超导重力仪在固体潮监测、水文水质地壳形变等方面广泛应用。本文旨在通过对超导重力仪中球形电容传感器的分析,了解其结构参数对球形电容造成的影响。设计sigma-delta调制器电路用于球形电容信号的检测,弥补我国超导重力仪中球形电容传感器方面研究的不足。分析了超导重力仪中球形电容传感器系统,对球形电容传感器进行重力测量的原理进行了介绍。以GWR超导重力仪中球形电容传感器为基础,建立了本文分析的球形电容传感器模型,并给出了球形电容传感器具体的结构参数。在球坐标系下,对本文分析的球形电容传感器进行理论计算。基于其特殊的曲面正对结构,提出使用微分和泰勒相结合的数学方法用于球形电容的计算。忽略边缘效应的影响,推导出单个球形电容以及差动球形电容的计算公式。然后从不同方面分析差动球形电容线性度和灵敏度的变化。设计了用于差动球形电容信号检测的四阶MASH结构sigma-delta调制器,对调制器过采样和噪声整形技术进行了介绍,推导了不同阶数、量化器位数以及过采样率的调制器达到的最大信噪比。对理想sigma-delta调制器进行了仿真,考虑到积分器过载的影响,对调制器系数进行缩放优化。分析时间电路设计中存在的非理想因素,对非理想情况下的调制器仿真分析,其信噪比达到127.5d B,有效位数20.89bit。