高可靠性,高灵敏度微型化的加速度传感器越来越为汽车工业、航天、生物和医学等领域所需要。目前的研究及工程场合对三维加速度的测量提出更高要求,针对于此本文提出了一种新型加速度光纤传感器的设计,并对该传感器进行了系统的理论研究,给出了该三维加速度传感器的结构设计、测量原理以及其参数和性能指标。论文的主要工作如下:首先,介绍了国内外关于多维加速度传感器的研究现状和发展趋势。随后论述了光纤传感技术的基本原理,并且分析了几种典型的相位调制型干涉仪的传感机制,为后文部分加速度测量原理的推导提供了理论基础。其次,按照功能划分出系统光源、敏感元件组、转换与测量电路以及三维加速度的计算与输出等模块,并按照该划分依次设计其结构。对于本文的核心部分,也就是对敏感元件组的设计,采用了弹性平膜片、全息光栅以及角锥棱镜的组合,利用二维角度激光测量及迈克尔逊干涉原理,可以在较高精度下同时提取并实时测量三维加速度信号。再次,利用材料力学的相关原理建立起膜片的位移与梁结构扭转的空间运动方程,并将它们与干涉条纹信息的测量联系起来,从而实现运动量向光学量的转换。最后,分析了传感系统的各个设计参量对传感器量程、分辨率以及测量精度等性能的影响,给出了设计参量的选取原则以及技术指标的理论值。