重力梯度是重力位的二阶导数,重力梯度测量能够反映地质结构的细节变化,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。本文基于扭矩测量原理并结合现代先进的电容传感技术,开展了测量精度为10E的簧片重力梯度仪的实验研究。在预期研制目标下,我们对簧片重力梯度仪的机械部分、电路部分等方面进行了可行性方案设计和分析,为开展簧片重力梯度仪的实验研究提供了理论指导。在前期理论研究的基础上,我们完成了一维簧片重力梯度仪在扭转自由度上的电容检测和二维簧片重力梯度仪绕Y轴扭转方向的电容检测,并利用簧片的弹性力矩对簧片重力梯度仪进行了实验标定。初步实验结果表明,目前的研制水平为:二维簧片重力梯度仪的梯度分量WXX-WZZ和WXZ的分辨率分别达到了47 E和37 E,它主要受到系统检测电路噪声的限制。为了进一步提高实验测量精度,一种方案是将电容极板与检验质量之间的间距由0.3 mm减小到0.1 mm,使电路部分的放大倍数提高9倍,可以实现测量精度为10 E的梯度测量。除此之外,还可以采用闭环测量系统,这样可以提高系统的稳定性,减小簧片的非线性。