在过去的几年中,由于期望便携式设备和无线电设备的电池使用期限不断增加,促进能量捕获及存储领域产生了根本性的发展。当前的便携式设备和无线电设备都是由电化学电池提供能源的,电池有限的寿命给使用带来很多麻烦,必要时需要定期更换电池。至于在电池容量有限的外部场所的情况下,传感器本身必须很容易获得能源或允许设备一次性使用很长一段时间。为此,需设计能够捕捉周围环境能量,并将环境能量转化为可用电能的电源设备。能量捕获的理念就是开发不需替换供电电源的白供电设备。在周围环境当中,始终存在着一些可以捕获的能量,包括废热、振动、电磁波、风能、水能、太阳能等等。其中,振动能量是无处不在的,但往往比较微弱或者不够连续,想要有效的使用它们,就需要将这些能量收集起来,然后转化处理成设备可用电能,并且存储到合适的介质当中去。本文基于铁电材料的铁电效应,研究如何高效的将铁电材料转换出来的电荷能量收集整理并存储起来,在需要时为便携式设备或无线电设备提供能源。关键在于收集整理存储电能的过程中,如何尽可能的减小损耗,提高能量捕获效率,并最终实现长寿命、高能量密度、集成化等优点。本文的侧重点是电路结构设计,通过仿真分析和实验验证相结合的方法,发展能量捕获及存储技术。本文分六章,各章的主要研究内容如下：第1章,概述本课题的研究背景与意义。在综合能量捕获及存储技术研究现状的基础上,提出本课题的主要研究内容及研究过程中的特色以及创新点。第2章,研究如何提高能量捕获及存储效率。归纳总结了压电式能量捕获及存储的各种方法,对比各种方法的在不同情况下的优缺点,并分析其可实施性。影响效率的几个关键因素包括：压电材料类型、压电材料结构、耦合模式、耦合系数、谐振频率、电路结构、存储介质等。通过各种方法,改变这些因素,能够达到提高效率的目的。第3章,介绍铁电材料特性；分析铁电悬臂梁模型。对本研究中所使用的基本材料铁电体做了大概介绍,主要包括铁电畴结构及PMN-PT特性,并对铁电悬臂梁进行了理论分析。第4章,分析能量捕获及存储电路结构。对于铁电材料因应变而产生的电量,必须要进行整流、滤波、稳压几个步骤,才能为大多数电子设备所用。本章节内容主要是先使用Orcad电路仿真软件对几种整流滤波电路进行模拟仿真,然后选择合适的稳压芯片和其他电子元件,最后使用Protel电路设计软件,完成电路结构的整体设计。第5章,能量捕获及存储的实验研究。搭建铁电悬臂梁振动试验台及基于LabVIEW的数据采集系统。使用设计好的电路结构,对铁电悬臂梁产生的电量进行捕获及存储,并通过LabvIEW数据采集系统采集分析实验数据,验证电路结构作用及效率。第6章,总结本文的研究工作。展望本研究的发展方向。本文设计的能量捕获及存储电路最终实现了将铁电材料产生的电量转换成设备可用电能,并存储到超级电容中。