低频振动信号测量在地震预警、大型建筑物结构健康监测、军事反潜及地质勘探等领域占据着重要的地位。以地震信号作为激振源时，用光纤光栅加速度传感器拾取地震低频振动信号是建筑物结构损伤鉴定和评估的重要手段。而地震发生后往往伴随着热、力、磁等多物理场耦合复杂环境，极端温度环境下传统波长解调的光纤光栅加速度传感器极易受到温度变化的干扰，导致测量的振动信号失真。针对光纤光栅在低频振动信号测量时对温度和应变的同时敏感问题，本文研制了一种利用光纤光栅在非均匀应力场作用下产生啁啾效应实现对温度不敏感的光纤光栅加速度传感器，进而推进FBG加速度传感技术对地震低频振动信号高性能探测。主要内容包括:
　　(1)通过理论分析光纤光栅传感原理及啁啾效应的形成机理，研究了FBG在非均匀应力作用下反射谱功率和带宽的响应特性，并建立了FBG加速度传感器理论模型。利用MATLAB软件对非均匀场作用下光栅反射光谱进行模拟。在此基础上，搭建光纤光栅非均匀应变场试验系统，根据数值仿真和试验结果，得到光纤光栅啁啾现象产生机理和影响特性。
　　(2)设计一种基于应变啁啾效应的直角梁式温度不敏感FBG加速度传感器，利用MATLAB软件对传感器结构参数进行优化，采用ANSYS有限元软件对传感器的结构应变和模态特性进行仿真分析。根据非均匀应变场下直角矩形梁传感器的结构优化参数和仿真数值，并因此研制传感器实物。
　　(3)为了进一步提高传感器的性能，在直角悬臂梁的基础上对悬臂梁结构做了改进，设计了正弦形曲率梁式FBG加速度传感器，对传感器工作原理进行理论分析，利用MATLAB软件对已有的加速度传感器敏感结构模型进行结构参数优化，并对传感器的结构应变和模态特性进行有限元仿真分析。在梯度应变场作用下对曲形梁传感器的结构参数进行优化和数值仿真，因此研制传感器实物。
　　(4)搭建基于啁啾效应的光纤光栅加速度传感器实验测试系统，对两种类型传感器分别进行幅频响应特性、线性响应特性和温度稳定性等性能测试实验，结合仿真结果，得到了传感器的性能参数指标。结果表明，与直角梁式传感器进行实验对比正弦形曲率梁式传感器更容易产生啁啾效应且对温度变化不敏感;反射谱带宽和光功率与加速度间具有良好的线性关系，灵敏度约为317pm/g，与直角梁的灵敏度约为256pm/g相比，灵敏度显著提高;固有频率为56Hz，实现了对低频振动信号的高性能监测。