随着低功率无线传感网络以及便携式电子设备的应用越来越广泛,电池供能凸显出诸多缺点,如寿命和能量密度有限、更换维护麻烦、污染环境等,因此回收环境能量来实现微电子设备的自主供能,有巨大的应用前景和重要的研究意义。环境中普遍存在振动,回收振动能量可采用电磁式、静电式或者压电式方法,其中,压电能量回收因结构简单、适用性广、不需额外电源而成为研究的热点。压电能量回收的两种回收模式是3-1模式和3-3模式。压电能量回收优化包括回收电路优化和回收结构优化,其中回收结构优化途径有频率匹配、改善应变分布以及提高机电耦合系数等。基于3-1模式的悬臂梁结构是压电振动能量回收中最常用的结构。本文中提出了一种新的悬臂梁式压电能量回收结构优化方案,即H形质量块结构。这一设计的目的是实现沿伸长方向上的梁应变分布趋近于均匀一致,进而最大程度的利用压电材料。在理论上,构建了H形质量块结构的理想简化模型并得到了振动模态和梁上应变分布均匀时相关参数之间的关系;通过有限元仿真技术,设计了一个H形质量块结构,进行有限元分析得到了合理的质量比和各阶谐振频率下的振动模态;根据设计参数和有限元仿真结果,制作了一个H形质量块结构原型,搭建实验平台进行实验,证明了H形质量块结构的梁上应变分布趋近于均匀一致,这一结果远远好于传统悬臂梁; H形质量块结构的实验结果和有限元分析结果完全吻合。理论计算、有限元分析以及实验验证,都证明了,如果H形质量块中两个分离质量块的质量比合适,那么沿伸长方向上梁的应变分布趋近于均匀一致,压电体的各个部分将经历相同的应变状态,H形质量块结构可显著提高压电材料的利用率。