振动是常见的物理现象。对于大型工程结构(机械设备或土木工程),不良振动常造成生命财产损失,为避免重大事故的发生,构建一套实用的振动加速度监测系统尤为重要。相对于传统电磁式传感器,光纤Bragg光栅(FBG)传感器因其具有体积小、耐腐蚀、抗电磁干扰、动态范围宽等优良特性而备受关注。利用FBG传感器对大型工程结构进行实时、在线健康监测已成为研究热点之一。本文提出了一种新型FBG加速度传感器,实现了光纤光栅对振动的检测并开发了动态监测软件。本文的研究内容和结果如下:(1)设计了一种新型基于弹性铰链的FBG加速度传感器,论述了传感器的工作原理,对于最重要的弹性铰链,详细研究了其转动刚度的计算公式。推导了该传感器模型的固有频率和灵敏度算式,明确了传感器外形参数与固有频率和灵敏度之间的关系。为了满足三种不同频段的传感器需要,以确定的固有频率值作为主要约束,灵敏度最大化为目标,同时利用LINGO和MATLAB软件对传感器进行优化设计,得出三款传感器的最优尺寸。(2)建立了传感器的有限元模型并进行模态分析和谐响应分析。有限元仿真结果与优化设计目标一致。根据设计出的传感器尺寸,制备并封装了这三款FBG加速度传感器。对这三款传感器进行性能测试,实验结果表明传感器的固有频率在600 Hz、1800 Hz和3100 Hz附近。在低频率激振条件下的灵敏度分别为313.8 pm/G、44.6 pm/G和14.3 pm/G,灵敏度曲线的线性度均在99%以上。温度试验的结果分别为12.3 pm/℃、10.4 pm/℃和14.8 pm/℃。横向干扰的误差小于8%,表明横向抗干扰能力强。性能测试结果与理论设计、仿真相似,验证了理论设计的正确性。使用制备的FBG加速度传感器对常见的机床设备和旋转轴进行振动加速度测试,并使用压电式加速度传感器进行对比。通过分析时域图和频域图得知,FBG加速度传感器与压电传感器的测试结果类似,证明本文制备的FBG加速度传感器具备真正检测振动加速度信号的能力。(3)设计了基于中高频FBG加速度传感器的实时动态监测系统,实现了对解调仪单、四通道扫描信号的提取、分析与处理。该系统还具备实时数据显示,传感器振动状态判定与数据库信息传递与存储等功能,可处理并显示4路信号合计64个FBG传感器的信息。