目前，光纖光柵加速度傳感器多采用“塊簧式”結(jié)構(gòu)，即將光纖光柵通過某種方式（如某種結(jié)構(gòu)的彈性元件）與一個(gè)質(zhì)量塊連接在一起。質(zhì)量塊受外界振動(dòng)產(chǎn)生的慣性力作用在光纖光柵上，使光纖光柵產(chǎn)生伸長或壓縮，從而導(dǎo)致中心反射波長（或其它參數(shù)，如反射光強(qiáng)）的變化，通過檢測波長（或其它參數(shù)）的漂移量實(shí)現(xiàn)加速度的測量。典型的FBG加速度傳感器結(jié)構(gòu)這里，a為待測加速度。從以上分析可以看出，傳感器的固有頻率和靈敏度之間是互相制約的，減小光纖長度或質(zhì)量塊質(zhì)量能夠提高固有頻率，從而增大傳感器的頻率響應(yīng)范圍，但同時(shí)靈敏度也隨之降低。所以，光纖光柵加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定了傳感器的各項(xiàng)性能指標(biāo)，如頻率響應(yīng)范圍、zui大檢測值、傳感器的靈敏度等等。根據(jù)實(shí)際需要合理設(shè)計(jì)傳感結(jié)構(gòu)，選擇合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)及質(zhì)量塊質(zhì)量，可優(yōu)化傳感器的性能。
　　
　　光纖光柵加速度傳感的方法
　　
　　由于裸光纖光柵的機(jī)械性能差，無法實(shí)用，經(jīng)過適當(dāng)封裝不僅可以保護(hù)光柵，還能達(dá)到增敏的目的。近年來，研究者們提出了多種基于不同封裝的光纖光柵加速度計(jì)：
　　
　　彈性順變體結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)由美國的Berkoff和Kersey提出[2]，如圖2所示。將光纖光柵埋置在纖閃石彈性材料中，形成厚約8mm的矩形順變體結(jié)構(gòu)，用兩個(gè)尺寸相同的鋁板充當(dāng)質(zhì)量塊和基底，固定在順變體的上下表面。順變體受質(zhì)量塊慣性力的作用發(fā)生彈性形變，作用在光纖光柵上，引起光纖光柵反射波長的漂移。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法具有較寬的工作頻帶，10～2KHz的平坦響應(yīng)區(qū)間，探測精度為1mg/√Hz。但此結(jié)構(gòu)沒有解決交叉串?dāng)_問題，且振動(dòng)過程中光柵容易產(chǎn)生橫向應(yīng)變，導(dǎo)致光纖的雙折射，使光纖光柵反射譜發(fā)生分裂，影響測量精度。
　　
　　性梁結(jié)構(gòu)1998年，Tod等人[3]提出了基于彈性梁的光纖光柵加速度傳感器。彈性元件由兩個(gè)互相平行的彈性梁組成，梁的兩端分別固定在鋁框上，如圖3所示。將質(zhì)量塊制成六邊形，點(diǎn)焊在雙梁之間。光纖光柵粘貼在下梁底面的中間位置，以便產(chǎn)生zui大位移，獲得zui大的靈敏度。
　　
　　此結(jié)構(gòu)的共振頻率可達(dá)1kHz，靈敏度為212.5me/g，且抗橫向干擾能力強(qiáng)，交叉去敏度<1%。
　　
　　但光纖光柵所受應(yīng)變是非均勻的，容易導(dǎo)致光柵啁啾，影響測量的分辨率。
　　
　　為了解決光纖光柵軸向應(yīng)變不均的問題，提出了基于L型懸臂梁的光纖光柵加速度計(jì)[4,5]，如圖4所示。L形剛性懸臂梁一端與質(zhì)量塊相連，另一端通過片簧與外部鋼架相連。將光纖光柵一端固定在梁上（圖中A點(diǎn)），另一端固定在鋼架上（圖中B點(diǎn)），片簧用來降低交叉串?dāng)_的影響。質(zhì)量塊在外界振動(dòng)的作用下產(chǎn)生的慣性力，經(jīng)L形梁利用杠桿原理放大后傳遞給光纖光柵，使其產(chǎn)生軸向應(yīng)變，從而引起光纖光柵反射波長的漂移。此方法將光纖光柵兩端直接固定在鋼架上，避免了柵區(qū)膠粘引起的不均勻，且光纖光柵僅受軸向應(yīng)變，不會(huì)出現(xiàn)啁啾現(xiàn)象，有利于提高傳感器的分辨率，可用于高靈敏度、低頻測量領(lǐng)域。
　　
　　2003年，ZhuY.N.等人[6]提出了不等強(qiáng)度懸臂梁結(jié)構(gòu)，主要利用不等強(qiáng)度梁對(duì)光纖光柵的啁啾效應(yīng)。如圖5所示，將光纖光柵粘在末端帶有一個(gè)質(zhì)量塊的不等強(qiáng)度懸臂梁上（如矩形懸臂梁），外界振動(dòng)引起梁彎曲，由于沿梁長度方向的不同位置應(yīng)變不同，導(dǎo)致光纖光柵的啁啾化，使其反射譜展寬，zui終使反射光強(qiáng)發(fā)生變化，通過檢測啁啾反射譜光強(qiáng)的大小，實(shí)現(xiàn)測量加速度的目的。由于溫度變化僅能導(dǎo)致反射波長的漂移，對(duì)啁啾反射光強(qiáng)影響不大，因此可實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，在-20～40℃范圍內(nèi)，輸出信號(hào)浮動(dòng)小于5%。實(shí)驗(yàn)測得線性輸出范圍達(dá)8g，動(dòng)態(tài)范圍26dB。此方法不用額外的裝置實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償，由于解調(diào)系統(tǒng)簡單、便宜，降低了檢測成本。但傳感器的動(dòng)態(tài)探測范圍受反射光強(qiáng)和加速度之間線性關(guān)系的影響，也容易受到光源強(qiáng)度波動(dòng)的影響，測量精度不高。
　　
　　1999年，YuYoulong等人[7]提出了等強(qiáng)度懸臂梁無啁啾調(diào)諧方式，通過梁的彎曲實(shí)現(xiàn)了光纖光柵反射波長的線性調(diào)諧。2003年，ShiC.Z.等人[8]將此方法應(yīng)用在加速度測量上，如圖6所示。將光纖光柵粘在三角形懸臂梁的中心線上，梁的底邊固定在基座上，頂點(diǎn)處固定質(zhì)量塊。由于加速度作用下光纖光柵所受應(yīng)變始終是均勻的，測量精度較高，為0.28mg/√Hz，且傳感探頭僅受單方向加速度的影響，交叉串?dāng)_低。但結(jié)構(gòu)的固有頻率較低，適用于低頻測量。
　　
　　雙光纖光柵結(jié)構(gòu)此結(jié)構(gòu)利用兩個(gè)光纖光柵反射波長差與反射光功率之間在某一區(qū)域的線性關(guān)系，將加速度導(dǎo)致的波長變化轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)變化，通過探測光強(qiáng)大小實(shí)現(xiàn)振動(dòng)的測量。這種結(jié)構(gòu)具備兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）由于兩個(gè)光纖光柵處于同一溫度環(huán)境下，溫度引起的波長漂移可以互相抵消，實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償；2）兩個(gè)光纖光柵均參與結(jié)構(gòu)中，當(dāng)一個(gè)光柵被壓縮時(shí)，另一個(gè)被拉伸，使得探測的波長變化量與單光柵相比增加了一倍，靈敏度也提高了一倍。
　　
　　2000年，KrammerPeter等人[9]提出了如圖7所示的結(jié)構(gòu)。它由兩個(gè)反射光譜部分交疊的光纖光柵組成，兩光柵之間由質(zhì)量塊連接。寬帶光源發(fā)出的光波，依次被FBG1、FBG2反射后進(jìn)入探測器。質(zhì)量塊的位移使光纖光柵反射波長沿不同方向漂移，引起光纖光柵反射譜交疊區(qū)域的增大和減少，從而導(dǎo)致反射光能量的減少和增加。
　　
　　加速度計(jì)模型。三對(duì)光纖光柵作為彈性元件，分別從垂直交叉于質(zhì)量塊中心的三個(gè)孔中穿出并對(duì)稱地固定于孔內(nèi)，如圖8所示，每對(duì)光纖光柵串聯(lián)在一根光纖上，每根光纖的兩端由外部鋼架固定。文中僅對(duì)垂直方向振動(dòng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示了輸出信號(hào)與加速度之間良好的線性關(guān)系，證實(shí)了溫度補(bǔ)償?shù)挠行裕?0~750Hz的平坦響應(yīng)區(qū)間。
　　
　　2003年，余有龍等人[11]提出了雙光纖光柵有源振動(dòng)檢測裝置，如圖9所示。將雙光纖光柵對(duì)稱粘貼在等強(qiáng)度懸臂梁的上下表面，并將其作為環(huán)形腔光纖激光器端鏡。當(dāng)振動(dòng)信號(hào)作用在梁的自由端時(shí)，通過觀察激光輸出脈沖及雙光柵波長漂移量差值的變化，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)頻率及幅值的檢測。實(shí)驗(yàn)表明，振幅測量范圍在0-6.1mm，低于100Hz條件下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際值基本吻合。
　　
　　2006年，TengLi等人[12]設(shè)計(jì)了主梁與微梁相結(jié)合的差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，如圖10所示。主懸臂梁兩邊對(duì)稱地放置兩個(gè)微梁，主梁和微梁連著同一個(gè)質(zhì)量塊，雙光纖光柵分別粘在兩個(gè)微梁上。當(dāng)質(zhì)量塊受加速度作用時(shí)，其中一個(gè)微梁被拉伸、另一個(gè)被壓縮。采用高彈性剛度的主梁支撐質(zhì)量塊，低彈性剛度的微梁感受力的作用，實(shí)現(xiàn)了不降低靈敏度的同時(shí)顯著地提高系統(tǒng)的固有頻率。理論分析表明，該結(jié)構(gòu)的靈敏度可以達(dá)到53.1pm/g，諧振頻率為250Hz，是同等靈敏度普通懸臂梁結(jié)構(gòu)的3倍。結(jié)構(gòu)中將傳感器靈敏度和諧振頻率分開考慮，增加了設(shè)計(jì)的靈活性。
　　
　　2008年，WuZhaoxia等人[13]提出了如圖11所示的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由質(zhì)量塊（M）、四個(gè)條形彈簧片（B）和兩個(gè)內(nèi)置光纖光柵的波導(dǎo)橋（C）組成。四個(gè)彈簧片起到支撐質(zhì)量塊和約束振動(dòng)方向的作用，波導(dǎo)橋由低折射率、可拉伸和壓縮的硅材料制成。質(zhì)量塊受振動(dòng)產(chǎn)生的慣性力作用在波導(dǎo)橋上，使其內(nèi)置的兩個(gè)光纖光柵反射波長產(chǎn)生互為相反的漂移。實(shí)驗(yàn)測得響應(yīng)頻率為1kHz，加速度測量范圍4.3m/s2~340m/s2，分辨率達(dá)到7.5×10-7nm/√Hz。
　　
　　2009年，張東生等人[14]提出了鋼管式封裝結(jié)構(gòu)。如圖12所示，將光纖光柵1、2串聯(lián)后封裝在細(xì)鋼管內(nèi)，質(zhì)量塊穿過鋼管固定在兩個(gè)光纖光柵中間，鋼管的兩端固定在底座和端蓋上。此結(jié)構(gòu)的工作原理同上述結(jié)構(gòu)類似，但采用鋼管式封裝使傳感器的諧振頻率大大提高，可達(dá)3kHz以上，線性測量范圍0.1～4g，靈敏度669mV/g。但文中沒有提到交叉串?dāng)_對(duì)傳感器的影響。
　　
　　除上述結(jié)構(gòu)外，2007年，GregoryH.A.等人[15]提出了基于摻鉺光纖激光器的新型結(jié)構(gòu)。