压电-摩擦电能量转换技术可将机械能转换为电能来为电子元件供能,或者作为自供电传感器使用来检测人体的生理状态。本文应用MEMS工艺中的掺杂和薄膜技术制备了纳米复合电极,利用这种电极设计出检测人体脉搏和步频信号的可穿戴传感器。本文通过无场、温度场、紫外线场、磁场和复合场等物理场测试和人体穿戴实验对这款传感器的性能进行探究。研究了Polyvinylidene Fluoride（PVDF）材料的压电效应,分析了其压电转换机理,从动力学角度建立了压电悬臂梁的力-电转换模型,利用集中参数法推导了压电梁的机电耦合模型。分析了摩擦发电的产生机理,建立了其等效电容模型,推导了输出电压与摩擦层分离距离之间的机电耦合关系,为可穿戴传感器的设计提供了理论依据。构建了压电悬臂梁和摩擦电单元的有限元模型。以铜为基底材料完成了压电悬臂梁的参数化设计,分析了一阶共振频率下压电梁在各物理场中的输出电压、稳定性、迟滞特性及灵敏度等性能指标;仿真研究了在各物理场条件下摩擦层材料选配、尺寸和摩擦层分离距离对摩擦电单元各性能指标的影响,为复合传感器的设计和应用奠定了基础。基于MEMS制备工艺中的纳米颗粒掺杂和薄膜技术,完成了纳米复合电极的制备,它与PVDF压电材料和Polydimethylsiloxane（PDMS）、Al摩擦电材料组成手环结构复合传感器的压电单元和摩擦电单元。设计了信号处理电路,并对滤波效果、截止频率等进行仿真分析。进行压电悬臂梁的振动频率匹配测试,完成了纳米复合电极试件与通用单Cu箔电极试件的对比实验。实验结果表明,纳米复合电极试件灵敏度为1.4V/g,是单电极试件的1.67倍,稳定性达到了1.93～2.29倍,迟滞误差减少了50%以上,输出性能提升了近两倍。此外,压电单元与信号处理电路结合实现了人体脉搏信号的有效检测。进行了摩擦电单元的性能测试,研究了各物理场下摩擦层材料不同分离距离对其性能指标的影响。实验结果表明,纳米复合电极试件的灵敏度比单电极试件提升了10%～30%,稳定性是单电极试件的1.3～4.54倍,输出性能有了一定的提升,迟滞特性得到了较好的抑制。通过可穿戴实验测试,摩擦电单元实现了对步频信号的有效识别。本文研究的可穿戴式压电-摩擦电复合传感器,采用的纳米颗粒掺杂和薄膜工艺有效地克服了单电极传感器灵敏度较低、稳定性较差、迟滞误差较大、输出电压较低的缺点,提高了传感器的抗干扰能力,为压电及摩擦电机理在可穿戴设备上的应用提供了理论及实验依据。