随着无线传感器、便携式电子产品等设备在各领域的广泛应用,其供能装置的局限性逐步体现,尤其是电池更换、维护困难等问题,一直未得到有效解决。振动能量采集技术可以将广泛存在于环境中的振动能转换为电能,是一种有效替代电池的供能方式。目前,传统的振动能量采集技术大多为单一能量采集技术,存在能量采集效率较低、性能提升受限等不足,将多种单一能量采集技术用在同一装置中不失为一种有效解决办法。本课题拟在压电振动能量采集器(PEVEH)的基础上,引入静电振动能量采集器(ESVEH),将两者集成在同一装置中,设计了一种压电-静电式的多源振动能量采集器,其主要研究内容包括理论建模、尺寸优化、数值仿真以及实验测试。首先,分别建立压电模块和静电模块的数学模型,在此基础上,建立出压电-静电式多源振动能量采集器的耦合模型,推导了其动力学方程和机电耦合方程。其次,基于正交试验法,对压电模块的结构尺寸进行优化设计,分析了其尺寸参数对采集性能的影响,从而确定了压电模块的优化尺寸。在压电模块优化设计的基础上,进一步分析了静电模块的尺寸参数对采集性能的影响,从而确定了静电模块的优化尺寸。再者,采用数值仿真的方法,分别对压电模块和静电模块进行仿真分析,仿真结果表明,当激励加速度为0.25g时,压电模块的输出功率高达1220μW,静电模块的输出功率高达1.245μW。最后,制备了多源振动能量采集器样机,搭建了实验平台,并进行实验验证,实验结果表明,当激励加速度为0.25g时,压电模块的输出功率高达1111.12μW,静电模块的输出功率高达1.078μW,与仿真结果基本吻合;进一步测试了多源振动能量采集器的电学特性,实验结果表明,当激励加速度为0.25g时,与压电模块相比,多源振动能量采集器的开路峰值电压增加了 2.54V,输出功率提高了 1.078μW,而且,与压电模块相比,多源振动能量采集器10s内电容器的平均充电功率提高了 0.768μW,充分证明了多源振动能量采集器在集成了多个单一能量采集器后,提高了采集器的工作性能。本文所设计的多源振动能量采集器采集性能优于单源模块,为解决无线传感器和便携式电子设备的供能问题提供了可行性。