随着微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)和无线传感器等低功耗电子产品的广泛应用,其能量供应问题受到科研人员的广泛关注。然而,使用传统的化学电池存在许多明显弊端,如寿命有限、需要定期更换等。压电俘能结构能将环境振动中广泛存在的机械能转化成电能,且具有能量密度大、结构简单、易微型化等优点,是解决这一问题的有效方法。本文基于压电悬臂梁结构,考虑俘能结构与俘能电路的耦合,设计了两种压电俘能电路,即基于DC-DC变换的倍压俘能电路和基于LTC3588-1的俘能电路,选用超级电容作为储能单元,组成了压电俘能系统,并应用数值模拟与实验对该系统进行了一系列研究。此外,还设计了一种无线传感器,该传感器可用于测量水平或者倾斜角,并对其利用压电俘能系统供能的可行性进行了研究。具体内容如下:1.基于压电本构方程和欧拉伯努利梁理论,设计了悬臂式压电俘能结构,并应用ANSYS软件对压电悬臂梁进行了模态分析和谐响应分析;结合数值模拟,给出了压电悬臂梁RLC电学等效模型参数,并对其进行了验证。2.基于压电悬臂梁RLC电学等效模型参数,首先对标准接口电路、倍压接口电路、SSHI电路进行仿真和比较研究;其次在倍压接口电路基础上,设计了 Buck型DC-DC变换电路,阐述其工作原理,应用PSPICE电学软件对电路的输出特性进行了研究;设计了基于LTC3588-1芯片的俘能电路,对其性能进行仿真分析。3.将压电悬臂结构、基于DC-DC变换的VD俘能电路和基于LTC3588-1芯片的俘能电路、超级电容(3.3V、0.22F)搭建起来,建立了有效的压电俘能系统,并对两种俘能电路组成的俘能系统进行了实验测试。结果表明,VD俘能电路在输出电压为4.8V时最大输出功率为1.63mW。基于LTC3588-1的俘能电路在输出电压为3.6V时最大输出功率为1.98mW。此外,还设计了一种无线传感器,并验证了利用本文研制的压电俘能系统对无线传感器供能的可行性。