其观测原理为：在一弹簧体下悬挂一重物，该重物连接一平板并嵌入一平板电容中间，与另外两个电容构成一电容电桥电路。在摆杆上受到重力作用的重块，由于有大螺旋形弹簧的气力，可以保持在水平位置。当重力场发生变化时，弹簧下悬挂的重物将产生位移，从而带动相连接的电容器中心板偏移，三级板电容器的两电容量产生变化，由此破坏原电容电桥的平衡改变。GS-15型重力仪是静力式金属弹簧重力仪，实质是一个扭转式的弹簧秤，主要用于台站测量重力随时间的变化。

在电容器的中心板上，可测到与中心板偏移成比例的交流电压。将些交流电压通过放大，相敏检波，然后馈送给电电流计。电流计的偏转与悬系的角位移成比例，即与重力的变化成比例。变化值通过测量装置最后在记录器上即可得到重力场变化的曲线。通过标定图上的读数可以表示成毫伽值。