随着无线传感技术的发展,为小功率电器提供电能成为非常重要且必须要解决好的问题。传统的电池是目前应用最多的一种选择,但是在很多特定的环境和条件下更换电池非常困难甚至不可能,因此人们迫切的希望直接从周围的环境中获取能量来满足小功率电器的用电需求。振动能作为一种自然界广泛存在且尚未被充分利用的能源,引起了广大自供能课题研究者的极大兴趣。目前,对于振动能的收集主要是采用电磁转换、静电转换和压电转换三种方式,其中压电转换的能量转换密度比其他两种的高出三倍有余,因此受到了国内外研究学者的广泛关注。但是,目前所设计的大部分等截面和变截面的压电耦合悬臂梁结构采集器,因为在振动过程中其表面应变不均匀从而造成无法充分发挥压电陶瓷的正压电效应,而输出的电力十分微弱。于是,本文为解决上述问题提出了一种能够使压电片均匀变形的“弓”字形压电耦合单元去进行振动能量收集。通过实施了一系列自由振动和受迫振动试验,我们对一些影响“弓”字形压电耦合单元能量收集的因素,如压电耦合段的长度、力臂的长度、质量块的位置和重量、激励频率和负载电阻进行了探究。实验结果表明,“弓”字形压电耦合单元具有很高的能量收集效率,这说明在振动过程中压电耦合段的应变是均匀的。以一个尺寸为40 mm×10 mm×0.5 mm的压电片为例,当“弓”字形压电耦合单元在受到受迫振动和自由振动激励时,其输出功率密度分别可以达到0.1 m W/mm3和0.281 m W/mm3。为了进一步拓宽所提出的“弓”字形压电耦合单元的用途,本文将振动控制与能量收集相结合,基于“弓”字形压电耦合单元提出了一种获能减振器。根据所建立的“弓”字形压电耦合单元获能减振器与主振动系统联合形成的整体振动控制方程,我们通过MATLAB平台对一些影响减振器效果的因素,如减振器与主振动系统的质量比和频率比、减振器的阻尼比、减振器尺寸和力臂长度进行了分析,得出了一些有价值的规律。这为实现减振器在运用过程中完成对特定目标的振动控制,提供了“弓”字形压电耦合单元选取与安装位置方面的指导。此外,通过理论分析和实验测试结果,我们得出该减振器的振动控制效果除了可以通过选择合适的“弓”字形压电耦合单元和安装位置进行优化外,还可以通过调节接入电路的负载电阻将振动控制效果进一步提升。这项研究提出的“弓”字形压电耦合单元不仅为振动能量收集引入了一种高效实用的单元,而且基于该单元所提出的获能减振器为振动控制提供了一种新思路。