Un gradiometru măsoară viteza de schimbare care are loc într-o cantitate cunoscută, care poate implica orice, de la temperatură la presiune până la un câmp magnetic sau gravimetric. Gradiometrele au aplicații numeroase și răspândite în știință. Ele sunt folosite în orice, de la arheologie la cartografierea suprafeței Pământului și a climei.
Un gradiometru gravitațional poate fi utilizat pentru a măsura densitatea straturilor de pământ de sub suprafață pentru explorarea petrolului și mineralelor. Versiuni miniaturizate ale acestora sunt dezvoltate pentru a detecta oceanele subterane, cum ar fi luna lui Saturn, Enceladus. Gradiometrele radio au fost instalate pe vehiculele aeriene fără pilot (UAV) pe care armata SUA le folosește pentru a detecta firele conducătoare ale dispozitivelor explozive improvizate (IED) sub drumurile din Irak și sunt, de asemenea, folosite pentru a detecta tunelurile subterane din Mexic către SUA. frontieră pe care o folosesc traficanții de droguri. Deoarece un gradiometru este, de asemenea, un tip de inclinometru, ele pot fi, de asemenea, utilizate pentru a măsura unghiurile față de orizont pentru echipamente de construcție și topografie, traseele de zbor a aeronavelor și bicicliștii de sport de fond.
Gradiometria gravitațională are diferite niveluri de sofisticare pentru a măsura diferite axe de accelerație, care depinde de câte unități independente de măsurare a gradiometrului sau accelerometrului sunt încorporate într-un dispozitiv. Toate gradiometrele, totuși, iau datele produse și le compară cu o cantitate standard pentru a determina rata de schimbare sau panta gradientului care există. Tehnologia gradiometrului gravitațional este deja utilizată în spațiu în câmpul gravitațional și în Ocean Circulation Explorer (GOCE), care a fost lansată de Agenția Spațială Europeană (ESA) pe orbita joasă a Pământului în 2009.
Ambarcațiunea GOCE orbitează în atmosfera exterioară la o înălțime de 162 mile (260 de kilometri) pentru a crește rezoluția gradiometrelor de la bord, unde studiază comportamentul curenților oceanici și activitatea vulcanică. Începând cu 2009, cercetătorii de la Universitatea din Twente din Olanda proiectează o versiune în miniatură a gradiometrului bazat pe principii similare, care ar cântări doar 35 de uncii (un kilogram) și ar putea fi adăugat la sondele spațiale trimise pentru a explora sistemul solar. Două mase încărcate cu arc suspendate de arcuri ar măsura variații comparabile ale atracției gravitaționale la scara picometrului, sau o trilionime dintr-un metru. Aceste gradiometre ar putea rezolva caracteristicile Lunii subterane cu diametrul de 124 de mile (200 de kilometri) sau mai mic.
Gradiometrele unde radio, utilizate inițial în industria minieră ca unități portabile, au fost adaptate în 2004 pentru a zbura cu aeronave UAV la aproximativ 200 de picioare (61 de metri) deasupra solului. Ei difuzează o undă radio și detectează reflexiile undei din spate care sunt modificate de prezența conductorilor metalici sub suprafață sau structuri goale. Unda radio originală este filtrată ca un fel de zgomot de către detectoare, ceea ce face posibilă observarea variațiilor mult mai slabe ale undei din cauza diferențelor de gradient sub pământ. Guvernul SUA a continuat să sponsorizeze utilizarea și dezvoltarea unor astfel de sisteme de gradiometru radio cu teste pe teren în curs de desfășurare începând cu 2007 și 2008.
Un alt tip de gradiometru este gradiometrul magnetic folosit în arheologie și în domeniile conexe. Demonstrează capacitatea de a nu fi afectat de fluctuațiile câmpului magnetic al Pământului cauzate de furtunile magnetice și este folosit pentru a localiza anomalii foarte mici în apropierea suprafeței, care ar putea indica fosile sau alte depozite din civilizațiile antice. Designul gradiometrului fluxgate și al senzorului de vapori de cesiu sunt utilizate împreună pentru a măsura câmpul magnetic pe care Pământul îl transmite zidurilor îngropate, rămășițelor de obiecte arse și așa mai departe de-a lungul timpului. Aceste citiri sunt apoi comparate cu câmpul magnetic de fond al Pământului pentru a localiza caracteristicile arheologice la adâncimi mici.