随着无线传感技术的发展,传感节点供电需求与日俱增,传统的电池供电方式存在环境污染大及维护成本高等问题,因此利用能量采集技术实现传感节点的自供电已经成为业界的关注热点。振动能量因其在环境中的普遍性,已被广泛应用到无线传感节点自供电技术研究中。然而,传统的压电振动能量采集器由末端带有质量块的悬臂梁组成,其工作频带过窄,当工作环境频率在较大的范围内变化时,这种线性系统的回收功率会急剧下降。因此,具有宽频响应的非线性能量采集系统应运而生,其中,由于磁铁制造成本低、设计简单,磁耦合非线性能量采集技术在实现传感节点自供电上具有显著优势。为进一步提高磁耦合能量采集系统的采集性能,本文设计了一种非线性磁耦合压电扭转对梁振动能量采集器,基于磁偶极子模型及Hamilton原理建立了系统的磁场势能模型及机电耦合模型,并采用数值仿真分析采集器各结构参数对其输出特性的影响,通过实验验证理论的可行性和正确性,并设计了能量管理电路,实现了能量采集器在环境监测方面的实际应用。具体工作如下:（1）梳理了压电能量采集技术的研究背景及意义,总结了目前国内外对于压电非线性能量采集技术的研究现状,简要介绍了与非线性压电振动能量采集相关的压电材料基本原理,包括压电效应、压电材料主要性能参数和压电方程,并建立了悬臂梁式压电能量采集结构理论模型,对其振动模态、输出功率等进行了分析。（2）设计了一种非线性磁耦合压电扭转对梁振动能量采集器,基于Hamilton原理及磁偶极子模型,建立了采集器的理论模型、磁场势能模型及磁力参数模型,数值分析了系统非线性磁力,以及磁铁间距对系统稳态特性的影响。通过数值仿真分析了采集器结构参数（扭簧刚度、磁铁间距、激励加速度、激励频率、负载电阻）对其响应输出的影响,并将本文设计的能量采集器与传统双稳态能量采集器进行了性能对比,证明了压电扭转对梁能量采集器具有更优越的弱激励宽频响应性能。（3）针对压电扭转对梁振动能量采集器设计了能量管理电路,包括全桥整流电路、降压式DC-DC变换电路和充电管理电路,理论分析了每个电路模块的工作原理,并通过LT Spice软件仿真分析了电路元件参数对模块输出特性的影响。（4）研制了压电扭转对梁振动能量采集器实验样机及能量管理电路验证板,搭建了实验平台,对本文的理论推导及仿真分析进行了实验验证。将能量管理电路应用于温度监测系统,验证了能量采集器的实际应用。