地球表面的重力加速度g是随着位置和时间变化的,其高精度的实时实地测量在基础研究和工程技术上有着广泛且重要的应用。在重力传感器上,原子干涉型绝对重力仪有着高灵敏度和稳定度,以及可以长时间高频率地连续测量的优点,是集标定绝对重力值和监测相对重力变化功能于一身重力仪,有着在国际上被广泛应用的趋势。但同时也需要对原子重力仪小型化、集成化和可移动化,并且做好系统误差的评估工作以及与其他绝对重力仪比对以提高和验证原子重力仪测量g值的精度,这也是本论文的工作重点。本文首先综述了精密测量重力的意义和国内外的各类重力仪特别是可移动原子重力仪的研究进展,介绍了原子重力仪所涉及的激光冷却原子、拉曼受激跃迁和实现原子干涉的理论基础,以及提取g值和评估噪声的方法。本文详细介绍了我们的两代可移动原子重力仪USTC-AG01(02)和USTC-AG11(12)的设计和制作过程。在真空系统上,采用了内嵌焊接光学窗口的设计,探测区中心点光源的荧光收集效率可达39%。直角反射的结构使得探头光路系统更为紧凑,其中探测系统采用了菲涅尔透镜,在结构简单小巧的前提下,单个原子态的原子荧光收集效率达到了 12.8%。拉曼干涉的偏置磁场的不均匀度也做到了 0.3%以下。除去减震系统,AG11(12)探头的外尺寸仅为0.3×0.3×0.65 m3,基本达到了小型化的要求。2019年1月,AG02和AG12两台原子重力仪经过1300 km的运输,抵达中国计量院昌平院区。在当地快速恢复工作状态后,测量g值的灵敏度分别为35.5 μGal/(?)和42.5 μGal/(?),积分时间2000 s后的稳定度分别达到了0.8 μGal和1.3 μGal,而各项噪声的贡献也分别被计算出来。这些结果在一定程度上验证了我们的原子重力仪的可移动性和鲁棒性。为提高和验证以上两台原子重力仪的精度,在中国计量院进行g值测量时,拉曼扫频速率正负交替以实时消除波矢无关项,并作了分析。配合自制的拉曼光倾角调节装置,使用多轮迭代的调节方法消除了入射和反射光倾角交叉项使得拉曼光与重力的方向重合,并对倾角漂移作出g值补偿。在多个拉比频率下测量g值并作出线性拟合,评估了两台重力仪的双光子系统误差。探头在对立的摆向下测g,差分消除了科里奥里力带来的系统误差。利用有限元分析和路径积分精确计算了自吸引效应对测量g值的影响。同样通过路径积分,精确计算了g值测量的有效高度,并与采用近似公式计算有效高度进行比较,显著减小了其误差。AG02和AG12的g值测量结果在减去各自的总的系统误差和环境因素导致的偏置后,与型号为NIM-3A的激光干涉绝对重力仪所测量的参考值进行比对,相差分别为3.7(15.2)μGal和-12.5(15.4)μGal,均达到了等效一致的结果。