作为一种基础设施,桥梁在日常生活中发挥着日益重要的作用。布置桥梁健康监测系统是保证桥梁正常运营的一种重要手段,但是其供电通常面临着较多不便。基于桥梁振动的环境能采集技术能够应用于桥梁中,使桥梁健康监测系统的自驱动成为可能。然而现有关于环境能采集器的研究多停留在理论与实验阶段,尚未结合实际工程参数对采集器进行设计。本论文分析了广州市鹤洞大桥的实测数据,获得桥梁振动的主含能频带、主振幅及特征周期等相关工程参数;基于桥梁振动的低频特征,搭建了一套低频振动试验平台系统,在该平台上对采集器开展实验研究;设计了压电式与电磁式两种线性采集器,分析其发电效能与系统关键参数的关系;设计了基于振动能-流体动能转化的两种非线性采集器,实验过程中发现其可以有效汇聚桥梁振动能。对鹤洞大桥近一年的实测数据进行汇总分析,获得其在运行过程中的加速度时程响应及主振幅区间;采用Welch与Yule-walker两种方法对加速度进行频谱分析,确定桥梁振动的主含能频带为1Hz-5Hz,明确桥梁振动的周期变化特点。对不同时段、不同季节、强风条件下的桥梁振动特征进一步分析,探讨了车辆荷载、温度作用、风荷载与桥梁振动特征变化的关系。对桥梁所在地风速风向特征进行分析,与本论文所设计的基于振动能-风能转化的采集器的风能量化结果进行对比。由于现有振动台在开展低频振动试验时存在一定局限性,结合伺服控制理论及Lab VIEW程序开发环境,利用滚珠丝杠的机械原理,搭建了一套以模拟低频振动特征为主的振动试验平台系统,并利用激光位移计及NI设备对电机转速与系统控制电压的关系进行了标定。相关研究成果为采集器的动力结构设计提供了工程参数依据,并为低频振动试验提供了一种新技术。设计了压电悬臂梁式、线性电磁式、基于振动能-风能转化形式、基于TLCD原理的压电-磁电复合式等四类采集器,并开展实验研究。对于压电悬臂梁式采集器,分析了其在共振与非共振条件下的响应特性,发现共振确实显著提高了采集器的发电效能;探究了提高压电材料覆盖面积对提高系统输出的积极作用,发现其可以有效避免悬臂梁振动能的浪费。对于线性电磁式采集器,分析其在不同激励频率与振幅条件下的响应输出,发现其在非共振频率与低振幅条件下依然有较为可观的输出功率;相较压电式,电磁式有更低的输出电压与内阻。对于基于振动能-风能转化的采集器,利用风速仪对不同激励工况下采集器的风能转化能力进行量化,发现其具有可观的输出风速范围,并与输出电压有着良好的对应关系;反映到输出功率上,采集器具有从μW到m W涵盖多个数量级的电能输出范围,可以较好适应桥梁的周期振动特征,有效汇聚桥梁的振动能。对于基于TLCD原理的压电-磁电复合式采集器,将阻尼器与能量采集器结合起来,巧妙利用阻尼器的汇集能量原理,实现了耗散能量向收集能量的功能转化;同时,通过压电式与电磁式两种能量采集方式的结合,提高了采集器整体的工作效能。相关研究成果促进了能量采集器在桥梁工程中的实际应用与研究。本硕士论文研究内容及相关成果完善了低频振动实验相关技术,促进了能量采集技术的发展及其在桥梁工程中的应用。