微功率无线传感器由于工作环境的复杂性,往往通过化学电池进行供电。然而化学电池工作寿命短,在恶劣环境下的更换与维护不便,且极易造成污染,因此,用于捕获环境振动能的压电振动能量捕获器作为未来可期的替代供能单元受到了广泛研究。压电多向振动能量捕获技术是压电振动能量捕获领域的一个重要研究方向,其目的在于使压电振动能量捕获器具有响应空间多个方向振动的能力。以往的压电多向振动能量捕获器大都存在局限性:(1)利用多个压电振子实现多向振动,体积能量密度较低;(2)利用复杂机构实现多向振动,制作困难;(3)采用端部带质量的悬臂梁结构发电,双向变形可靠性低。针对上述存在的问题,本文结合国家自然科学基金“基于组合换能器的磁力耦合辅助激励式压电振动发电机研究”,提出了一种基于摆锤与辅助梁间接激励压电梁的多向振动能量捕获器,并从理论和试验两方面对其响应特性进行了研究。所完成的主要研究内容包括:1.提出了通过摆锤与辅助梁间接激励压电梁实现能量捕获器多向振动的新方法。摆锤与辅助梁构成激励器,当能量捕获器受到空间某一方向的振动激励时,激励器在惯性力和惯性扭矩的作用下发生纵振和扭摆变形,迫使辅助梁上下两侧的压电梁弯曲变形并将机械能转换为电能。2.基于COMSOL Multiphysics建立了能量捕获器的有限元模型并进行仿真,获得了摆锤扭转半径、附加质量、压电梁与辅助梁的结构尺寸及激励方向对能量捕获器固有频率和动力学响应特性的影响规律。3.根据模态分析理论,将能量捕获器的三自由度振动系统分解为三个模态坐标下的单自由度系统,分别表现为摆锤绕X轴和Y轴扭转及沿Z轴纵振;建立了相应的动力学微分方程,得到了影响系统动力学响应特性的相关要素。在此基础之上,进行了基于MATLAB软件的数值仿真,所得数值结果与有限元结果基本吻合。4.为验证理论结果的正确性,设计制作了试验样机并搭建了测试平台。针对单一压电梁和四根压电梁整流并联两种情况展开了试验,研究了相关系统参数对能量捕获器的输出电压特性、输出功率特性及电容充电特性的影响规律。在输出电压特性的试验测试中,根据能量捕获器在三个谐振点处的电压波形为非理想正弦波的特点,以输出电压的峰峰值和均方根值来评价能量捕获器的输出特性;所获得的摆锤扭转半径、附加质量及激励角度对输出电压的影响规律与理论研究结果基本一致;进行了沿X轴、Y轴及Z轴方向激励时能量捕获器相应谐振点的阻抗匹配试验及相同条件下最大输出功率和均方根功率的比较分析;进行了电容充电试验,研究了电容容量和激励方向不同时相应谐振点能量捕获器对电容充电速度的影响规律。