高精度的重力梯度数据在国防和民用航天、地下资源勘探、空间技术和环境科学等领域具有重大作用，是人类社会认识地球不可缺少的一个方面。　　而重力梯度测量的历史从扭称开始，随着科技的发展以及各方面对高精度重力梯度数据要求的提高转向以加速度计为核心的测量系统。　　本文以悬浮超导球作为三轴加速度计，提出了以此为核心的一种全张量重力梯度测量方法，并建立测量对应的数学模型，得到了测量方程与对应测量张量的关系式;在实验方面也搭建完成了基于悬浮超导球的超导重力仪一期装置，已多次进行通电悬浮和微位移检测实验，实验数据不仅表明了测量装置的可行性，而且结合仿真分析还得到了悬浮系统在当前电流比下的磁力梯度和重力测量精度，为后续研究奠定良好的发展方向。　　首先，研究了重力及重力梯度的原理，在重力梯度测量相关的数学研究基础上，结合对现有重力梯度仪结构的分析，提出了以悬浮超导球作为三轴加速度计来测量重力梯度全张量的旋转结构，并从数学上论证了此结构的可行性以及与其他类型的梯度仪结构对比的优越性，给出了详尽的计算结果。此外还分析了此模型在1E(10-9/s2)重力梯度测量精度要求下的相关技术指标，为相关研究提供参考。　　其次，还开展了单个超导球的重力测量实验研究。在实验方面完成了悬浮骨架和悬浮球的加工、悬浮线圈的绕制以及测量装置本体的组装，在多次降温测试后，前后共进行了三次通电悬浮实验。第一次悬浮实验实现了超导球的单下线圈通电起浮和上下线圈通电起浮，悬浮过程与仿真曲线基本一致;第二次实验进行了上下线圈不同电流比下的悬浮实验，并且额外绕制了反馈线圈，获得了差动电压对反馈线圈微小激励的反应，通过仿真初步计算出其对应的磁力梯度及相应的重力测量精度;第三次实验之前改进了地面振动条件，此次实验较准确地获得了目前的磁力梯度，而且作为系统改造前的最后一次实验，还对当前装置存在的问题进行的总结分析，并提出了下一步相应的解决方案。