六维加速度感知在机器人、航空航天、超精密加工等领域均具有迫切的应用需求，已成为高端装备向“超精尖”发展的一项核心技术。并联式六维加速度传感器具有结构紧凑、动力学解耦精度高等突出优势，其测量性能与感知机构的操作性能有关。从工作机理的角度，阐述了并联式六维加速度感知机构与并联机器人、并联式六维力感知机构之间的差异。从数学和力学的角度，系统阐释了并联式六维加速度感知机构的静刚度、奇异性、基频共振和故障修复四项操作性能的表征和优化方法，并剖析了现有方法尚不具备自适应性的原因。接着，阐明六维加速度标定平台的必要性和基本要求，并分析了四种原理方案的优缺点。最后，指出挖掘感知机构“性能-结构-激励”三者之间的内在联系，并突破几何/拓扑结构的重构、标定平台的设计和优化这些关键问题，有助于充分发挥并联式六维加速度感知机构的性能优势。

为实现中高频振动信号的测量，本文设计了一种基于轴承和柔性铰链结构的光纤布拉格光栅加速度传感器。首先，基于理论力学模型推导出其固有频率、灵敏度与结构参数的数学模型，然后进行结构优化设计，并制作了传感器实物。在此基础上，对所设计传感器动态特性进行有限元仿真和实验测试。研究结果表明：传感器工作频率为10～1200 Hz，加速度灵敏度达17.25 pm/g，测量误差小于0.3 g，线性度大于0.99，重复性误差为2.33%，且能实现温度补偿。

针对桥梁加速度传感器原位校准时标准传感器的选取问题，提出了一种基于圆弧摆线铰链的双光纤光栅加速度传感器。通过力学模型分析传感器谐振频率与灵敏度，根据桥梁原位校准要求对传感器结构进行参数优化，并进行静应力分析、模态分析和谐响应分析，最后制作传感器实物并进行标定。实验结果表明：传感器谐振频率为460 Hz，灵敏度约为43 pm/g，横向干扰能力程度5.7%，可用于桥梁上加速度监测。

为满足悬臂梁式传感器测量带宽大、灵敏度高的需求，采用F型梁增敏结构设计了一种光纤光栅加速度传感器。首先推导出传感器的谐振频率和灵敏度公式，在此基础上使用MATLAB优化传感器参数，并利用ANSYS对传感器进行模态分析和谐响应分析，得到了传感器的模态振型图以及两种不同阻尼比条件下的幅频响应，仿真结果与理论计算基本一致。制作了2个传感器实物，对直接封装的传感器1和填充硅油后封装的传感器2进行了幅频响应、灵敏度特性和横向抗干扰能力测试。实验结果表明：传感器1的谐振频率约为168 Hz，测量带宽为1.5~50 Hz，灵敏度系数为159.84 pm/g，横向抗干扰度为9.88%，谐振频率和灵敏度理论值与实际值误差分别为0.93%和3.29%；填充硅油后的传感器2的测量带宽为1.5~100 Hz，灵敏度系数为133.57 pm/g，横向抗干扰度为8.1%。实验证明在传感器内部填充硅油可以增大传感器工作带宽，提高横向抗干扰能力。