压缩式压电加速度计具有响应迅速、频带宽、线性度好、灵敏度高等特点，因而被广泛应用于航空航天、能源电力、船舶交通等系统的振动测试校准、机械动态试验、模态分析、故障诊断等重要环节。加速度计的设计过程中通常需要着重考虑的性能包括：质量、固有频率和敏感度。加速度计自重越小，给被测系统引入的额外质量载荷就越小，则对测量精度的影响越小且易于安装。在设计规范中，通常会选用加速度计一阶固有频率的1/3作为产品的最大量程；换言之，固有频率越高，意味着量程越大，工程适用性越好。而对于绝大多数的传感器而言，敏感度都是产品的核心性能。然而，大量的工程实践和理论研究表明，压缩式压电加速度计的质量、固有频率和敏感度存在彼此制衡的关系。并且，这些关键性能受到加速度计内部元件所具有的结构特征及材料参数的影响。由此，分析元件结构特征及材料参数对各关键性能的影响，开发简明易用的压缩式压电加速度计结构优化设计方法，对于提升此类产品的综合性能具有重要的工程意义。
  随着工程应用对加速度计性能要求日益提升，传统的基于试算-试验的设计方法面临诸多挑战。首先，可设计且对性能具有显著影响结构尺寸，维度较高且彼此关联，逐一试算并通过试验验证将导致难以承受的设计成本。尽管如有限元分析等数值模拟技术已引入到加速度计的设计过程，较真实试验已大幅降低了设计成本；但基于试算策略的设计方法仍然难以满足实际工程的需要。其次，工程实践中，加速度计中各元件的结构尺寸、材料参数存在无法避免的不确定性，这些不确定性的综合影响可能导致加速度计在关键性能上的失效。尽管在理论界已经发展出一些针对不确定性结构的随机优化算法，但由于其理论深奥、过程繁琐，在工程应用上存在障碍。