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PZT压电陶瓷具有压电性强、易掺杂改性、居里温度高、稳定性等特点，广泛应用于压电器件中。由PZT压电陶瓷制成的压电俘能器具有结构简单、不发热、无电磁干扰、无污染、易于加工制作和能实现结构的微小化、集成化等优点，研究者们对其产生了浓厚的兴趣，进行了实验研究并且提出了各类数学模型。目前提出的上下电极结构d31模式悬臂梁压电俘能器模型大多数均局限在的Euler-Bernoulli梁理论，此理论忽略了梁的剪切应变。但是对于上下电极结构d31模式的粗短悬臂梁压电俘能器，剪切应变对梁的总应变贡献比较大，不能忽略。关于上下电极结构d31模式粗短悬臂梁压电俘能器的分析模型还鲜有报道。其次，随着MEMS技术的飞速发展，传统压电换能器都向着微型化、集成化方向发展。传统的上下电极结构在微型电子设备应用中存在一些无法工作的问题，如俘能装置的压电材料只有顶电极情况，当俘能器压电层只存在顶电极时，俘能器在垂直方向是无法收集电能。因此，设计并制作共面电极结构d31模式压电俘能器能。本论文的主要内容如下：(1)本文结合压电本构方程和Timoshenko梁理论推导出简谐振动下上下电极结构d31模式悬臂梁压电双晶片俘能器的机电模型。同时用有限元软件分别对上下电极结构d31模式末端有质量块和无质量块悬臂梁俘能器模拟。提出模型计算得到的输出电性能结果还与文献实验测量结果，Euler-Bernoulli梁理论结果进行了比较。结果发现提出模型与文献实验的误差值小于Euler-Bernoulli梁理论结果与实验结果的误差值。说明粗短梁悬臂梁俘能器不能忽略剪切应变。具体分析了影响上下电极结构d31模式悬臂梁压电俘能器俘能性能的不同因素以及提高d31模式双晶片压电俘能器俘能性能的不同参数要求。说明加质量块的d31模式粗短悬臂梁能够俘获低频环境中振动能。(2)设计并制作了共面电极结构d31模式PZT-51压电俘能器。测量了共面电极结构压电俘能器在不同负载下的输出电性能，以及在负载为4.7M时的瞬时电压和振动激励电压与输出峰-峰值电压关系曲线。结果说明：输出电压峰-峰值与负载电阻是正比关系，但输出功率在最佳负载电阻时才能达到最大；当负载电阻增加时，共振瞬时输出电压也相应提高；压电材料的应变和输出电压正比于输入的振动加速度。共面电极结构d31模式压电俘能器为俘能器的微小化、薄膜化提供相关基础。