随着低功耗电子元件的技术发展,无线传感网络得到大面积推广,使用能量回收技术对其供电是解决无线传感网络向实用化发展的关键技术之一。压电材料的能量密度大且易于集成设计,因此在能量回收领域广泛运用。压电能量采集装置可安装在车辆发动机或者悬架上,用来采集车辆行驶过程中的振动能量,所采集的电能可给无线传感模块供电,将采集的信号发送给车载电脑,即可实现对发动机、悬架运行状况的监测。车载电脑可根据振动信号对发动机、悬架的工作状态进行分析,及时发现不利于行车安全的因素并反馈,可有效提高车辆的安全性。而能量提取电路的能量提取效率直接关系到系统的输出功率,本文基于并联同步开关电路(SSHI),提出了一种具有自适应机械同步开关的能量回收提取电路,这种电路的能量收集效率高、输出稳定并且自适应不同的振动环境,主要贡献如下:(1)本文首先引入了悬臂梁压电发电的机电换能原理,在此基础上介绍了标准能量回收电路(SEH)、同步电荷提取电路(SECE)、串联同步开关电路(Series-SSHI)、并联同步开关电路(Parallel-SSHI)的工作原理,然后基于P-SSHI在悬臂梁压电能量回收装置上的优势,提出了两种能够自适应悬臂梁振幅的机械同步开关。这两种机械同步开关分别采用低频悬臂梁和较长松弛时间的记忆海绵作为机械同步开关的移动电极,它们克服了以前电子同步开关的缺点,不消耗额外的电能。(2)本文使用MATLAB对这两种机械同步开关提取电路进行了机械动力学仿真与机电耦合仿真分析,特别验证了噪声条件下机械开关的自适应性能,仿真结果证明了本文所提出的自适应方法的正确性。然后根据设计搭建了两个实验平台,分别测得在不同位移幅值与不同激励频率条件下电路的负载功率值并与仿真结果进行比较分析,对比结果发现实验与仿真匹配良好,证明了该实验平台的准确性。(3)本文根据实验平台分别测得两种机械同步开关提取电路与标准电路在不同激励频率、不同位移幅值、恒定加速度值条件下的实验结果,并进行对比分析,结果发现,在指定位移幅度情况下,悬臂梁式自适应峰值检测机械同步开关电路与标准电路的最大功率比可达375%,而自适应记忆海绵机械同步开关电路与标准电路的最大功率比可达292.3%。当采用恒定加速度激励时,基于相同的能量收集电路,采用自适应记忆海绵机械同步开关与采用电子同步开关所测得的负载功率相比较,前者的负载功率比后者最大能提高98%。(4)最后利用所建立的动力学模型对系统进行了参数优化分析,发现通过相应的结构设计改进,可进一步提高自适应机械同步开关能量回收电路的收集效率。