振动信号检测在结构健康监测、地震波检测、油气管道监测等领域都有着重要应用,大型土木工程在使用过程中不可避免地会因环境负荷,疲劳影响等因素使结构体出现不同程度和类型的损坏,这些设施的大多数异常和损坏故障都会引起结构体振动,对振动信号的检测可以保证结构体的稳定。在地震勘探领域中通过人工制造震源并通过传感器获取振动信息,可以分析地壳的结构和介质变化,这对油气勘探、地下水探测和土木建设都有着重大的意义。在管道运输方面,石油天然气等能源主要通过油气管道进行运输,打孔盗油或油料泄露均会在管道产生振动信号,对输油管道的实时监测则可以有效避免此类事件的发生。相比电类振动传感器,光纤布拉格光栅振动加速度传感器具有体积小、耐高温、抗电磁干扰、重量轻、耐腐蚀、复用能力强等诸多优点,因此具有广阔的应用前景。光纤光栅振动传感器的小型化和方向识别性一直是研究的热点,在地震勘探的一些特殊应用场景中,只有足够小尺寸的传感器才能达到预期的测量效果。在结构健康监测中,小尺寸的传感器也更易实现嵌入式传感。地震波是矢量,在地震波检测中需要把地震波各个方向的分量都检测到才能获得精确的地层信息;在结构健康监测中也需要获得振动信号的方向。目前在光纤光栅振动加速度传感器的小型化研究中,光纤内微结构光纤振动传感器悬芯长度不可控,限制了其应用。具有方向识别性的多芯光纤光栅振动传感器大多使用悬臂结构,难以进行复用。针对这两个实际问题,本论文分别设计和制作了两种基于特种光纤光栅的振动加速度传感器。一、制作了一种基于腐蚀柚子型光子晶体光纤的光纤内独立长悬芯微纳光栅振动传感器,研究了光子晶体光纤内悬浮纤芯可控刻蚀制备工艺,实现了悬芯长度可控制备,最后对传感器进行了振动测试,分析了其幅频特性。二、设计并制作了一种基于多芯光纤光栅的光纤振动传感器,研究了其静态特性和其对振动信号的动态响应特性,实验结果表明该结构对振动信号响应具有方向依赖性,并且测得其横向力作用下灵敏度是轴向力作用下的10.8倍。本论文提出的光纤内长悬芯微纳光纤振动传感器,悬芯制备长度可控,拓宽了此类结构的应用范围,可实现更宽频带的振动信号测量,其整体结构仅一根光纤大小,可应用于狭小空间的振动检测。提出的基于横向力的多芯光纤振动加速度传感器灵敏度较高,具有方向识别性,可应用于二维的振动测量中。