地球重力场通常可以用重力位、重力加速度矢量和重力梯度张量来表示。由于重力梯度张量是重力位的二阶导数,与重力加速度矢量相比更能反映了重力场的一些细节信息。因而重力梯度测量比重力测量具有很多优势,例如它对地下密度的扰动更加敏感,更能反映出地质结构的微小变化,还可以将惯性加速度和引力加速度分离等。总之,地球重力梯度测量在惯性导航领域、地球物理学、地震学、地质学、资源勘探等方面都有着十分重要的应用价值。重力梯度测量一般可分为两种模式:差分加速度计测量模式和扭矩测量模式。基于扭矩测量原理并结合现代先进的电容传感技术,本文开展了测量精度为1E的二维簧片重力梯度仪的设计研究。具体来说主要做了如下工作:(1)以E?tv?s扭秤为基础建立了片重力梯度仪的数学模型,在此模型的基础上提出了利用Z形二维扭摆结合现代比较成熟的电容检测技术的簧片重力梯度仪设计方案。对二维扭摆的设计、重力梯度分量的提取和优化设计以及电容微位移传感器的工作原理作了深入探讨,给出了电容检测电路的灵敏度计算。(2)详细讨论了电容检测原理和耦合效应对电容检测的影响。(3)分析了扭摆的机械热噪声、电容传感器检测电路的热噪声和回转台的旋转和倾斜对重力梯度测量的影响。