道路环境中存在丰富的机械振动能量,采用压电振动能量收集技术可将其转换为电能,进而可以有效解决道路状态监测及健康监测中无线传感器的供电问题。结合机械振动学与电学相关学科知识,本文采用理论计算、数值分析及实验验证相结合的方法,系统研究了压电非线性俘能电路及其在道路状态监测中的应用问题。具体开展的工作及主要成果如下：1.结合压电方程及悬臂梁理论,系统分析了压电悬臂梁的动力特性,给出了压电悬臂梁的机电转换模型；基于压电元件等效模型,从理论上对比研究了五种接口电路(串联SSHI接口电路、并联SSHI接口电路、经典接口电路、VD接口电路、SECE接口电路)能量输出特性；2.研究并设计了适用于道路中能量收集的压电悬臂梁俘能器结构,通过Comsol多物理场有限元软件对该结构进行数值模拟,根据数值模拟结果建立了相应的机电等效模型；进一步根据建立的悬臂梁机电模型,采用PSPICE软件对不同接口电路进行数值研究；3.设计了两种可实际应用的能量收集电路(即经典能量收集电路和VD能量收集电路),并通过数值模拟对比研究了这两种能量收集电路的俘能特性。研究结果表明：VD电路俘能效率优于经典能量收集电路；4.通过压电悬臂梁式俘能器的实验研究,测试了不同形式能量采集接口电路和能量采集电路的俘能性能。实验结果表明,VD能量采集接口电路功耗小于经典接口电路。VD能量采集电路输出电能为经典能量采集电路输出电能的1.18倍。由此验证了,VD能量采集电路的优越性。本文研究了压电悬臂梁式俘能器能量收集电路及其俘能特性,该研究对压电俘能器应用于道路机械能量的俘获研究具有重要意义,相关研究成果对解决道路状态监测无线传感器供电难的问题提供了一条新的解决思路。