工业智能化的全面铺进,尤其是人工智能的大力发展,对其中发挥重要作用的传感器件的创意研发提出了更大的挑战,颇为显著的则是传感器件的高灵敏度和实用可靠性。近些年来对加速度传感器和预警器需求较大,低频领域尤甚。在传统领域比如汽车,自然灾害检测,军用布防等方面,新兴的领域如智能化穿戴设备,电脑硬盘等方面都有很大应用。而现有的加速度传感和预警器存在着诸如器件尺寸较大不方便应用、需要特定的光源、易受环境条件影响等因素;为了解决上述存在的问题,研究学者利用检测加速度环境中自身存在的加速度振动为激励,进行谐振式结构设计,但是检测范围的狭窄以及较低灵敏度等劣势,较为严重限制了加速度传感和预警器的发展。因此,本论文依据目前市场需求,并结合国内外研究现状,引入非线性振动,以单自由度双稳态振动结构为研究切入点,提出势垒变化理论,设计一种可应用于加速度预警的两自由度双稳态振动新结构,并对其与单自由度振动结构在同一条件下的输出情况进行对比。首先,引入非线性振动双稳态,利用单自由度双稳态振动结构作为切入点分析加速度预警的可行性,并研究分析了与其相关联的系统参数对其输出的影响,进而研究并提出双稳态势垒变化理论;其次,利用所建立的理论作为指导,提出具有两自由度的双稳态振动加速度预警结构设计,并从建模方面论证可行性;并通过理论数值模拟,研究磁铁间距、等效弹簧刚度对新结构的输出影响,进而确定最佳的磁铁间距和等效弹簧刚度;并在不同的简谐激励幅值和频率以及随机激励强度下,模拟对比两自由度结构与单自由度振动结构的输出情况;最后建立实验测试平台,实际还原上述仿真下的条件进行相应实验,研究磁铁间距对新结构振动表达的影响,并分别在不同强弱简谐激励和随机激励下,将单自由度双稳态振动结构与新提出的具有两自由度双稳态振动结构进行输出电压有效值对比,并与理论数值模拟分析相互验证。即本论文新提出的具有两自由度的双稳态振动加速度预警结构相对于单自由度双稳态振动结构而言,不管是在简谐激励还是在随即激励条件下,无论是较强还是较弱条件,其输出电压有效值均有较大提高,且在简谐激励下,能达到2.5倍;在随机激励下,可达到1.6倍。