随着能源互联网的建设,电网的稳定运行需要对各种状态信息量进行采集分析,因此对各种传感设备的需求越来越大。当前,无源传感技术尚不成熟,传统传感设备需要电源,这一需求限制了传统传感设备在电网中的分布与应用,开发更智能、更便捷的无源传感装置迫在眉睫。近年来,金属-压电-金属复合材料因具有较好的能量传递特性被应用于磁电传感器、磁电存储器以及医疗等领域。由于锆钛酸铅（PZT）具有良好的压电特性,因此本文以压电材料PZT为研究对象,将其作为电网传感设备的能量转换媒介,主要研究内容如下:首先,研究了金属-PZT-金属层合结构的磁电能量转换特性,利用有限元法对物理过程进行分析,针对这种复合材料中涡流的磁电响应,建立了金属-PZT-金属层合结构的磁-力-电多场耦合有限元模型。感应电压与磁场之间在涡流作用下存在U型曲线关系,这种复合材料在没有电源的情况下实现能量转换,为开发无源磁传感器提供了理论基础。其次,研究了层合结构以及形状变化对磁电输出的影响,认为在样品面积相等的情况下,矩形样品的输出电压更高,而层合结构中的应力在各个截面以及各个方向的分布不均匀,是一个扭转力作用在压电层上,力的方向与磁场方向密切相关。再次,对压电材料PZT的制备过程进行介绍,并对其晶体结构与取向、表面微观形貌和断面微观形貌进行表征。最后,本文搭建了磁电能量转换实验测试系统,针对不同形状的样品进行了特征频率测试,研究表明不同形状的样品在磁电输出电压最高时的特征频率基本一致。涡流在磁场的作用下可产生足够的应力并施加在压电材料上且产生电压输出,输出电压与磁场之间存在线性关系,当金属层厚度不变,压电层厚度增加时,输出电压也相应减小。本文研究结果表明金属-PZT-金属层合结构能够实现无源下的能量转换,为无源传感器件的进一步发展以及未来的材料设计、器件结构、应用场景等提供一定的理论依据。