双球式空中电场仪基于导体能够在电场中电场中感应电荷的原理设计，能够直接测量目标区域上空的空中电场强度随高度的分布情况。两个导体球分别连接到电荷放大器的同相端和反相端，在升空过程中，两个球围绕轴垂直旋转，同时还进行水平圆周旋转，两球上感应的电荷量与外界电场的强度成正比。该仪器解决了其它类型空中电场仪在使用过程中自身容易积累电荷且无法泄放，从而导致测量数据失准，可信性差的问题。其通过球载升空，能够直接测量飞行路径的空中电场强度数据，反演空中云体带电情况。