随着微电子技术的飞速发展与日趋成熟,无线传感网络、嵌入式传感器、各类植入式传感器等研究的不断深入,相应电子元器件逐渐向微型化、集成化、寿命长方向发展。同时超低功率电路设计技术的不断提高,如何为这些低功耗器件持续供电已成为进一步推进其应用研究需要解决的关键问题。通过能量采集技术可以将器件工作环境中广泛存在的振动能量转换为电能,持续长久地为电子器件提供能量,其供能寿命长、无需更换、受环境因素影响小,结合MEMS制备技术,易实现微型化,集成化。本文基于MEMS制造规则,对电容式微振动能量采集器设计展开研究,设计了平面二维振动能量采集器和平面非线性宽频振动能量采集器。论文的主要研究内容如下:第一章探讨了能量采集技术发展现状,介绍了典型机械振动能量采集技术的应用与发展,并对比分析了各自的优缺点,在此基础上提出了本论文的研究内容和总体构架。第二章分析了电容式振动-电能能量转化机制,建立了能量采集器振动模型,分析了强迫振动的频率特性,介绍了 MEMS微加工工艺及其设计规则。第三章设计了 一种新的平面二维振动能量采集器,对三种不同变电容结构进行了对比分析,从力学理论出发分析了结构中关键部件折叠弹簧各向刚度的影响因素,利用有限元计算方法分析了弹簧几何参数对能量采集器的一阶固有频率、一阶模态振型、一阶固有频率与二阶固有频率的频差的影响,优化选取了几何参数。第四章设计了 一种新的平面非线性宽频振动能量采集器,以非线性弹簧的弹性势能为对象,引入无量纲参数ζ,分析了具有不同ζ非线性弹簧的能量采集器的宽频能力,根据不同ζ相应的非线性弹簧力曲线特征来优化分析非线性弹簧几何参数,确定几何参数,对结构进行了模态分析。第五章将机械系统等效转换为电路系统,由于平动机械系统容易转化为等效电路,利用模拟电路的方法对平面非线性能量采集器进行输出模拟,分析了负载RL、偏压Vb、加速度、激励频率对输出的影响,同时对比分析单独具有非线性弹簧力线性成分的线性系统的输出情况,验证非线性能量采集器的宽频特征。第六章回顾与总结全文的主要研究内容,归纳本文的主要研究内容,并对今后的研究工作进行展望。