加速度计在地球物理、惯性导航、油气勘探和地震检波等多个领域有广泛的应用, 基于微光栅MEMS加速度计具有抗电磁干扰、高精度、易集成、体积小、重量轻等优势。针对微光栅加速度计受到交叉轴串扰导致的测量精度不高的问题, 提出了一种基于双器件层SOI基片制备敏感结构设计及其闭环控制方法, 通过采用Comsol有限元仿真分析可知, 该设计理论上, 当上下层悬臂梁厚度差为0.5 μm时, 交叉轴串扰仅为0.01%, 同时结构的敏感轴与非敏感轴的模态分离比传统结构提升了5.3倍, 有效提高了敏感结构抗高阶机械模态扰动的能力。在此基础上, 分析了静电力和磁电反馈的特点, 并根据器件自身结构和电气特性, 采用磁电反馈方式以增大线性范围。

针对激光多普勒加速度测量系统信号信噪比较差的问题，提出了一种采用数字相关鉴相算法进行加速度解调的方法.使用数字相关鉴相算法计算激光多普勒加速度测量系统中两路干涉信号的相位差，再由相位差的变化率来计算目标加速度，从而实现运动物体加速度的连续测量.仿真结果表明：该算法在信噪比为20 dB时，加速度测量的误差为0.135 m/s²，分辨率为7.3×10^-3 m/s².搭建了激光多普勒加速度测量系统，对压电陶瓷振荡器的加速度进行测量，加速度的测量误差为0.13 m/s².测量结果表明，该算法能够有效减少随机噪声的干扰，提高加速度的测量精度.

为了给高精度惯性仪表校准试验提供高精准的加速度输入值, 研究了精密离心机输出加速度的建模、测量及不确定度评定方法。建立了适用于10-6量级高精度精密离心机的加速度测量模型及不确定度传递模型。基于本课题组提出的高精度测量方法, 完成了10-6量级精密离心机的静动态半径、静动态俯仰失准角等重要分量的高精度测量。分析、归纳了测量不确定度源, 分别基于建立的加速度测量不确定度传递模型和蒙特卡洛方法完成了该精密离心机输出加速度的测量不确定度评定。最后, 讨论和总结了高精度精密离心机输出加速度建模和精度评定的相关问题。结果表明: 该精密离心机对1g~100g输出加速度的相对标准不确定度均小于3×10-6, 其精度与目前国际上公开的最高精度离心机处于同一数量级; 建立的测量模型及测量不确定度评定方法可以为相关精度等级的精密离心机研制和评价提供参考。

设计了一种基于啁啾光纤布拉格光栅的新型加速度传感器,该传感器主要由矩形悬臂梁构成的传感机构和光纤光谱仪及光电探测器组成.导出了啁啾光纤布拉格光栅的反射谱带宽与加速度的关系;通过光谱仪检测啁啾光纤布拉格光栅反射谱的带宽或检测光电探测器输出的电压,即可获得加速度的大小.实验结果表明,该啁啾光纤布拉格光栅反射谱带宽及光电探测器输出的电压对温度变化不敏感,且在0~700 m/s2测量范围内,反射谱带宽与加速度间具有良好的线性关系.由于反射谱带宽展宽造成了光纤布拉格光栅反射率的降低,因此光电探测器输出电压的线性响应范围只能达到0~35 m/s2,带宽和电压灵敏度分别达到0.005 6 nm·m-1·s-2和0.785 6 m V·m-1·s-2.

提出了一种基于π相位温度不敏感的双光纤布拉格光栅加速度传感技术，并设计了双光栅加速度传感器，对该传感器的温度特性和加速度对中心波长的响应进行了研究。给出了该传感器的结构及封装方法。从理论上分析了基于π相位温度不敏感的双光纤布拉格光栅加速度传感原理，分析了温度和加速度对波长的响应关系，推导了该光栅加速度传感器的响应灵敏度的解析表达式。通过实验分析双光栅的加速度响应和平坦区。实验结果表明，在温度比较宽的范围内，可实现温度不敏感加速度的准确测量，加速度响应灵敏度为15.52 pm/(m·s-2)，实验值与理论值的相对误差为3.06%，加速度与波长具有较好的线性关系，线性度为99.8%，在小于共振频率的低频段具有较好的平坦区。表明该双光纤布拉格光栅加速度传感器具有温度不敏感特性,能实现低频加速度的准确测量。

提出了一种新型加速度传感器的设计理论。该传感器设计以角锥棱镜作为惯性摆,利用光学干涉原理,可以实现对运动物体的二维加速度测量。对该传感器进行了系统的理论研究,给出了二维加速度激光传感器设计参量选取的一般规律,并给出了实验的初步结果。