近些年,无线传感技术因为环境适应性强、功耗较小、独立且持久的优点被广泛的应用到了各个不同的领域,但是传统电池供电时间短、必须经常更换等问题限制了该技术的发展。能量收集技术是解决这个问题的好办法。光能、海洋能、温差能、振动能等资源是日常生活中常见的能量,但是振动能因为其不受环境所限的优点,被广泛应用到各种设备中。振动能量收集器主要有三种形式,分别是压电式、电磁式和静电式。压电式能量收集器具有输出电压比较大、能量密度高、容易与MEMS集成、环境适应性强的优点,对本课题来说是十分合适的选择。针对环境中低频振动的能量不方便收集的缺点,本文考虑将低频驱动作为研究重点。本课题的设计包含有两个特征频率不同的悬臂梁结构,其中长梁为普通悬臂梁,特征频率比较低,起驱动的作用;而短梁是压电悬臂梁,特征频率比较高,负责收集驱动引起的振动能量;永磁体作为悬臂梁的质量块,将这两个特征频率差别很大的悬臂梁通过磁场耦合为一个整体。外界振动能量通过长梁收集,经过磁场传递到压电悬臂梁,从而产生电流的输出,在此过程中也完成了从低频振动到高频的转化。压电悬臂梁是整个系统的核心结构,通过特征频率分析找到最佳尺寸来适合环境的振动频率;通过频率分析电阻和加速度对输出功率的影响,找到最合适的负载电阻和加速度参数。在对长梁和短梁建模仿真以及磁场耦合后,需要对系统整体结构仿真。通过对整体结构的几何模型、电势分布、输出电压瞬态特性、磁力瞬态特性、磁通密度模变化进行仿真,得到一系列性能参数。最后通过制作低频驱动悬臂梁式振动能量收集器的实物、设计后端的能量收集电路、搭建振动台测试系统等一系列措施,进行了能量采集器的物理测试,并通过与仿真结果的比较验证了建模仿真的正确性。对压电悬臂梁来说,在91.5Hz的振动频率、负载电阻为18.1kΩ、加速度为1g时输出功率达到最大值1.67mW;对整个系统结构来说,实现了频率的提升,信号输入频率为2Hz时,输出信号的频率为91.5Hz,功率为0.71mW。