随着纳米科技的发展,各种超低功耗电子元器件相继出现,对于无线传感网络,各种低功耗无线传感节点被开发出来,为能量采集技术应用到无线传感网络提供了条件,可利用能量采集电源为低功耗节点永续供能,实现节点的自主运行。文章根据电磁感应定律,建立取能线圈物理结构,提出一种双环形磁芯结构进而优化磁路,提高磁芯的等效磁导率,设计出一种新型电线磁场能量采集器。通过串联匹配电容,获得更大的采集效率,采用超级电容与锂电池相结合的储能方式,通过设计电源管理电路对电能进行合理存储和释放。主要工作包括:首先根据电磁理论分析,经理论推导取能线圈的输出电压与磁芯的各个参数之间的关系可知,通过提高电线电流、磁芯等效相对磁导率、磁芯面积、取能线圈匝数,或减小磁芯内径均可提高取能线圈的输出电压。其次,基于实用性考虑,磁芯需要设计为开口方式,针对此设计带来的漏磁,文中利用电磁场仿真软件Ansoft Maxwell对磁芯进行仿真分析,其中重点研究了气隙对磁芯磁感应强度、等效磁导率、磁阻的影响。提出一种双环形磁芯结构,在不改变磁芯的横截面积情况下,减小了磁路磁阻,提高了磁芯等效磁导率。通过测试分析,证明了所提出的双环形磁芯结构可以有效减小气隙带来的磁漏,在电线电流为5A时,平均磁感应强度达78.6mT,电流10A时输出功率提高了53%。再者,为减小供能死区,采用超级电容与锂电池相结合的储能方式,并设计了电源管理电路,使电路有序充放电。根据取能线圈的输出特性,进行电容匹配使电路谐振,进一步提高取能电源的采集效率。实验结果表明,在电线电流为10A时,采集效率为未匹配电容时的2.23倍,电容0V-4.5V充电时间减少51%。最后,为满足低功耗的需求,对主控、射频、传感器进行选型,设计休眠程序,然后由设计的无线传感节点对取能电源进行性能测试。通过实验结果表明,由取能电源供能的无线传感节点工作一切正常。