随着传感器技术及小型电子设备的不断发展,它们的应用环境越来越广泛。近年来,在战场、井下等人类不方便触及的应用场景中,传感器及小型电子设备的应用需求越来越大。另外,低功耗及超低功耗传感器技术的发展,使其从环境中获取能量给自身供能成为可能。近年来研究人员提出了很多自供能传感器的解决方案,其中振动式俘能器逐渐成为近年的研究热点。本文以理论分析、数值仿真和实验分析的方法对传统的悬臂梁式压电俘能结构进行了研究。针对现有俘能结构俘能效率不高,俘能频带不宽的缺点,设计了双端磁耦合式压电俘能结构,并进行了深入研究。本文的创新性研究工作包括以下几点:1.本文基于悬臂梁式压电俘能结构的工作状态方程和输出特性方程,从基底材料层厚度与压电材料的布置方式两方面对俘能结构进行了优化分析,并利用实验分析的方式进行验证。2.本文结合永磁体间作用力的计算与悬臂梁式压电俘能结构的工作状态方程和输出特性方程,推导了双端磁耦合式俘能结构的输出特性方程。并针对永磁体的性能参数和永磁体间距对俘能结构进行了优化设计,并利用实验的方式进行了验证。得到结论如下:1.数值分析结果表明:对于悬臂梁式俘能结构,选择合适的基底梁厚度可以使输出电压最大;双晶片俘能结构在两压电材料层厚度相同时输出功率的和最大。实验结果表明,对于双晶片俘能结构,增加压电材料层的厚度对输出电压的提升影响不大。2.对于双端磁耦合式压电俘能结构,数值分析得到结论:对于双端压电磁耦合式俘能结构,当结构其他参数保证不变时,输出电压随永磁体剩磁强度的增大而减小;俘能结构的输出电压随永磁体间距的增大而减小。实验结果表明,采用磁耦合式俘能结构能够有效提高俘能结构的输出电压和俘能带宽。