近年来,随着微型电子器件、微型传感器和便携式电子设备等微型机电技术的快速发展,上述设备的应用面临着长期、持续、有效供能的问题,因此振动能量回收技术随之被广泛研究。目前,大多数微型传感器和便携式电子设备均由传统电池供电,而传统的电池存在着在一些特殊场合不易更换、使用寿命短等缺点。为此,本文以回收城市公共广场中人体行走能量为背景,以为广场中低功耗微型电子设备供能为研究目标,基于磁致伸缩材料这种新型供能材料研制一种磁致伸缩式双升频能量回收装置,在此基础上,对该装置的发电性能展开了理论和实验研究。首先,本文介绍了磁致伸缩材料的产生、发展过程,并分析了其应用特性;在此基础上,分析磁致伸缩材料的机-电转换原理,并建立了磁致伸缩式振动能量回收数学模型;基于上述磁致伸缩效应的基础理论,展开了磁致伸缩式双升频能量回收装置的研制。根据其工作机理及技术指标,确定了磁致伸缩式能量回收装置的总体方案,在此基础上给出二级升频系统、能量采集器、能量回收及存储模块以及辅助模块等部分的详细结构设计,使其满足结构紧凑、方便拆卸、重量轻、体积小等技术要求;经加工、装配、调试完成该能量回收装置样机及模块化安装,为后续能量回收装置的实验研究奠定基础。其次,为了衡量本文所研制的磁致伸缩能量回收装置在实际应用中的发电性能,分析了以磁致伸缩悬臂梁为核心的能量采集系统的动态发电特性;根据维拉里效应和法拉第电磁感应定律建立了磁致伸缩式能量回收系统应力-磁-电映射模型,探究影响能量回收装置发电量的因素;通过欧拉-伯努利梁理论对悬臂梁进行静态受力分析和动态振动理论分析,按照理论分析来指导磁致伸缩悬臂梁的设计及其磁致伸缩材料的粘贴位置,以使能量回收装置获得最佳的发电性能。此外,还对磁致伸缩能量回收装置的输出电压、输出功率以及能量转换效率等动态性能指标进行了分析。最后,为了验证本文提出的磁致伸缩式双升频能量回收装置结构设计的合理性及其能量回收效果,在实验室环境下搭建了能量回收装置测试实验平台并模拟实际广场场景,完成了其升频效果验证实验、能量采集系统发电特性实验以及回收能量驱动电子设备实验等。探究了输入频率与采集电压频率、输入频率与采集电压和采集功率、人步行速度及脚踩力与电压关系,研究了有效载荷功率以及不同频率下有效载荷电压与有效载荷电阻之间的关系,分析了能量回收装置机构参数对发电性能的影响。实验结果表明本文研制的磁致伸缩式能量回收装置的升频机构升频比为8.13,最大输出电压为10.06V,最大输出功率为31.3m W,回收的能量可点亮10*10LED阵列,可驱动电子表设备达90min。