得益于集成电子和无线通信技术的飞速发展,无线传感器的发展也日趋成熟,向着高精度、微型化、低功率等方向迅速迭代,在环境参数监测、结构健康状态监测、地质地貌勘探、医学医疗等诸多领域具有良好的应用前景。但是,对于一些特殊用途的无线传感器,其工作地点、工作环境及安装位置的特殊性对供能方式提出了严峻挑战,因而从环境中俘获能量转化为可以利用的电能实现无线传感节点（Wireless sensor nodes,WSNs）的自供电成为研究热点。压电式能量收集技术因具有良好的机电耦合特性、能量密度大、能量转换结构简单、易于实现微型化和集成化设计等,被认为是最有希望取代电池为无线传感网络供电的供能方式,具有良好的应用前景。能量收集接口电路作为压电能量收集系统的重要组成部分,对于将压电换能器输出的交流电转化为可以利用的直流电、提升整个系统的能量转化效率以及负载适应性等方面具有关键作用。本文首先综述了压电能量收集器及接口电路的研究现状,介绍了压电能量收集领域相关基础理论,探究了双晶压电片不同连接结构的特点及适用场合,建立了“等效电流源+内部电容+电阻”的压电等效模型,根据本文研究的边界条件推导了压电方程及四种基本电路的输出功率,探究其输出特性,结果证明,在相同条件下,并联同步开关电感（Parallel-Synchronized switch harvesting on inductor,P-SSHI）接口电路在四者中具有最大的输出功率。然后,探究了现有的自供能接口电路中的电压峰值检测（Peakdetection,PKD）开关电路中由三极管寄生电容导致的“二次翻转”现象对能量收集的影响,为了改善该弊端,本文采用了一种新型的PKD电子开关电路替代P-SSHI电路中的开关,提出一种优化的非线性自供能 P-SSHI 接 口电路（Self-powered optimized P-SSHI,SP-OPSSHI）,旨在利用二极管的单向导电性消除“二次翻转”现象以减少能量损耗,提升能量转化效率,并分析该电路的工作过程以及功率输出。之后,根据压电悬臂梁的动力学以及介电学特性,利用有限元仿真软件对压电悬臂梁进行有限元仿真,得到压电悬臂梁的固有频率以及输出电压幅值随激励频率的变化规律。利用MATLAB中的Simulink电路仿真模块对四种基本电路及SP-OPSSHI接口电路进行仿真,得到接口电路在稳定状态下的波形,分析工作特点,探究输出功率与负载电阻之间的关系。最后,根据有限元分析仿真结果,制作压电悬臂梁,选择合适的激励方式搭建实验平台,制作相关电路的PCB板进行打样及测试。对电路中的关键电子元器件进行优化分析使得电路处于最优状态,并与相关电路在不同的激励条件下进行分析对比。实验结果证明,SP-OPSSHI接口电路可以有效地消除现有PKD开关电路中由三极管寄生电容导致的“二次翻转”现象。在开路电压幅值为20 V的条件下,相比于标准能量收集（Standard energy harvesting,SEH）接口电路,SP-OPSSHI接口电路的最大输出功率约为其2.91倍。此外,在不同的激励水平下,SP-OPSSHI接口电路都具有更加优异的输出功率表现,-3 dB带宽也明显宽于SEH电路。实验结果验证了该电路具有自供能、冷启动等优点,对于缩小压电能量收集器的体积、减小内部损耗、防止PKD电路对电压极值的误判以及提升能量转化效率、拓宽频带等具有积极的意义。