汽车保有量不断增加,车辆噪声污染日趋严重,对人的生活和身体造成危害。回收车辆噪声声能量是实现微机电系统无线传感器节点自供电的一种可行方法。同时,回收环境噪声能量为无线传感器节点供电可减少化学电池使用量,具有显著的经济价值和环保效益。本文以回收车辆噪声声能量的压电振子为研究对象,以提高其准静态和动态声电转换效率为目标,采用解析建模、仿真分析及试验验证并行的方法,优化能量回收系统中压电振子的结构参数和材料属性。首先,基于Euler-Bernoulli梁原理建立准静态压电振子声激励能量回收解析模型。以能量回收密度为评价指标,分析载荷分布形式、电学联结方式、位置比、几何参数配置和基板材料属性对压电振子能量回收密度性能影响特性。同时,建立对应有限元模型验证解析模型有效性,为高效压电振子声能回收结构设计与材料选取提供一定的理论参考。其次,建立噪声引起的基础激励下压电振子能量回收性能动态模型,分析双晶串联压电振子的能量转换特性。通过分析得知,基本模态附近压电振子的能量回收性能最好,可以产生最显著的力电转换行为;负载阻抗越大,电压频响输出性能越好,同时会引起谐振频率的增大趋势;存在最劣压电陶瓷厚度,使短路-开路共振频移量最大,导致最差的压电振子负载阻抗适应性。所得结论可用于回收车辆噪声声能量压电振子结构优化设计。再次,针对压电振子能量回收动态频响,搭建相应试验台并完成能量回收试验,研究了铝基-PZT-5A型压电振子相对于基础加速度的能量转换特性。试验结果与解析计算前两阶模态附近的电压输出响应吻合度较高,验证了解析模型的有效性。最后,运用基于SQP算法的MATLAB优化工具箱进行压电振子声能回收性能全局优化计算。针对准静态性能,以压电振子结构参数与基板材料属性为优化变量,以压电振子屈服极限为约束条件,进行全局优化计算。保证了在最大能量回收密度条件下压电振子的安全性,相比初始压电振子,优化解的电荷量密度提升了大约68倍,优化效果显著;针对动态性能,以压电振子结构参数为优化变量,以某一压电振子整体体积为约束条件,进行全局优化计算。达到了压电振子动态回收性能密度的最大化目的,相比初始压电振子,其共振频移量降低了约9倍。本文旨在研究车辆噪声能量回收方法,所得结论可推广应用于环境噪声声能量回收领域,具有一定理论价值与指导意义。