重力梯度仪在惯性导航、重力场恢复、资源地质勘探等领域有着广泛的应用。重力梯度仪从测量原理上来分主要有两大类:一类是基于差分加速度计测量模式,另一类是基于扭矩测量模式。前者响应较快但整个系统的复杂程度高,需要读取加速度计对中的每一个加速度计的输出然后进行差分,这对加速度计的动态范围以及配对的共模抑制都提出了很高的要求;而后者直接得到力矩的差分结果,因而不存在先读取两个输出再进行差分的问题,但系统响应时间太长,难以满足野外资源勘探中对众多测点进行快速测量的应用需求。针对传统的基于扭矩测量模式的重力梯度仪响应时间太长的问题,本文提出了一种簧片式重力梯度仪的测量方法,通过适当牺牲扭摆的机械灵敏度,并在后续高灵敏测量与控制电路中对牺牲的机械灵敏度进行补偿,以达到同时兼顾系统的灵敏度和响应时间的目的,进而可以很好地满足野外重力梯度的测量需求。近年来,随着电子技术的飞速发展,电路测量的灵敏度越来越高,因此目前已不需要传统扭丝的高机械灵敏度,机械灵敏度的损失可以在电路中得到补偿,这就为折衷解决灵敏度与响应时间这一矛盾带来了历史机遇。针对资源勘探的目标,本文计算了地下资源引起重力梯度信号的量级,确定仪器的探测范围以及分辨率指标。介绍了簧片重力梯度仪的工作原理,指出了梯度仪的主要噪声来源。为了满足资源勘探的分辨率需求,我们基于梯度测量方案,对系统内部噪声和地面振动噪声进行了详细的建模与分析,给出机械灵敏度和扭摆装配精度对内部噪声和地面振动噪声的影响,为系统参数设计提供理论依据。针对梯度仪的需求指标,本文分析了扭摆和极板的对称性需求,并结合噪声分析,设计了机械和电路参数。通过优化设计簧片的刚度,减小了机械热噪声和电容位移传感噪声的影响;对装配精度提出需求,并优化扭摆质心与旋转点的距离,减小了地面振动的影响,使其可以小于仪器内部噪声。在典型设计参数的基础上,对系统进行模态仿真和闭环仿真,验证了设计参数的可行性。本文为了验证簧片式重力梯度仪的功能和指标,完成了单元的加工与测试,搭建了原理样机。完成了机械热噪声、电容位移传感噪声和读数电路噪声的测试,标定了执行机灵敏度系数,给出了反馈电压和输入力矩的关系。实现了闭环控制,控制结果表明,系统稳定时间为20 s,相比E（?）tv（?）s扭秤的稳定时间40 min,显著提高了测量效率。本底噪声测试表明,各单元的分辨率满足2 E/Hz1/2的分辨率指标,整体测试水平在0.1 Hz处可以达到3～20 E/Hz1/2,主要受到地面振动的影响。利用铅块产生梯度信号,测量了梯度分量Wxx-Wzz的变化,并分析了可能的误差来源,其测量结果与理论值在误差范围内相吻合。簧片式重力梯度仪由于其分辨率高、结构简单等优势,有望为今后重力梯度的全张量测量提供一种可行的实现手段。