振动能量广泛存在于我们的生活当中,为了实现振动能量二次回收利用,将其转化成电能供给用电元件,借以实现绿色发电技术。近年来,关于压电式振动能量收集装置(简称压电装置)的相关研究得到了国内外大量专家学者的广泛关注。现阶段该研究所面临的主要问题是如何使其在单一方向振动信号和多方向振动信号下都具有较高的发电能力。针对这一问题,本文通过对现有压电装置的结构形式进行对比分析后,设计出四种不同空间结构的压电装置,然后通过理论分析与实验验证相结合的方法研究其振动特性和发电特性。主要研究内容如下:1.通过对压电材料发电理论的介绍,选择合适的压电材料,并确定压电振子的结构形式、振动方式、力学模型、连接方式、输出形式等特征;通过压电振子发电特性分析,得到输出电压和固有频率公式,得到其影响变量;最后通过对现有压电装置的结构形式进行总结、归纳和改进后,利用Solid Works软件设计出常规T型、循环三角型、花瓣型和蒲公英型四种压电装置结构模型。为后续的仿真分析做出前期准备并提供理论分析模型。2.利用ANSYS Workbench平台对四种压电装置结构模型分别进行模态分析和响应谱分析。通过模态分析得到了四种压电装置的多阶固有频率和振型,以此确定了后续实验阶段振动信号的频率调节范围应为0～60Hz;通过响应谱分析得到了四种压电装置的最大变形量云图,分析发现四种压电装置的最大变形量均集中在装置中各个压电振子的自由端处,且变形量均小于所选择压电振子自由端的变形量最大限度10mm,其符合结构设计要求,进而从理论角度验证了四种压电装置结构设计的合理性。同时根据变形量云图合理预测了四种压电装置的发电能力强弱顺序,为后续开展实验测试提供了理论支持。3.设计并搭建压电综合测试系统,其具体包括振动采集实验台、整流滤波电路和分析处理装置的设计、搭建、连接、调试工作。并合理设计实验方案和流程,为下一步的实验测试做准备。4.选择适当的提取参数,通过UTD4000数值存储示波器分别提取四种压电装置在单振源激励和双振源激励两种情况下的输出电压波形图及参数,通过进行对比分析可以发现无论在何种振源激励情况下,四种压电装置都具有一定得发电能力,其中在单振源下四种压电装置的输出电压最大有效值为:蒲公英型68.80V,花瓣型60.40V,常规T型59.60V,循环三角型48.80V;双振源下四种压电装置的输出电压最大有效值为:蒲公英型76.61V,花瓣型66.00V,常规T型62.00V,循环三角型59.60V;故此得出四种压电装置的发电能力强弱顺序为蒲公英型>花瓣型>常规T型>循环三角型。该论文有图60幅,表22个,参考文献64篇。