随着智能社会的快速发展,无线传感器网络和低功耗电子设备得到了广泛的应用。但是,许多设备的运行都伴随着更换或充电电池的主要维修费用问题。由于传统电池能量密度小、寿命短、污染环境,因此,从环境能源如风、海浪、车辆和人体运动等获取能量作为这些设备的替代能源引起了相当大的研究兴趣。在这些能源中,环境动能因其易获得和各种转换方式而成为最受关注和研究的能源之一。本文在课题组以前的工作基础上对电磁式振动能量采集器结构进行了改进,研究了该能量采集器的响应输出特性与能量管理电路。首先介绍了电磁式发电基础理论,提出一种碰撞式电磁振动能量采集器的新结构,详细讨论了其结构的基本原理,研究了该能量采集器在静平衡状态下受力分析,如磁力、抗磁力、电磁阻尼力及空气阻尼力等,推导了相关的函数表达式,并运用有限元仿真软件对关键参数进行了分析。其次建立了能量采集器的分段线性动力学模型,研究了系统参数对振动模型的影响,并进行磁通量的仿真计算,根据感应线圈和悬浮磁铁的相对位置情况,计算出磁通链度。利用MATLAB编程求解感应电压随时间变化曲线,从而计算出感应电压。基于分段线性的电磁式振动能量采集器理论模型的建立和求解,可以实现关于不同参数下对采集器性能影响的研究。然后设计了一种合适的能量管理电路,对比了常见的升压电路,如Boost升压、电荷泵升压以及倍压整流电路等,综合分析了其优缺点及适用范围,采用了十二倍压整流电路,并对电路进行仿真及相关参数的优化选择,研究了不同外接负载情况下对倍压整流电路的影响特性。通过该电路仿真,可以有效地将毫伏级的输出交流电压转化为伏级的直流电压,为微电子器件供能。最后对振动能量采集器进行了实验测试,研究了能量采集器的输出特性。首先制作了实验样机,搭建了实验平台,用电脑控制振动台给能量采集器不同条件下的外界激励,用示波器进行输出信号的采集,然后进行数据的处理和分析。在实验的过程中,测试了在不同的振动幅值、不同的激励加速度和不同的弹性膜刚度条件下能量采集器输出电压和输出功率随频率变化的曲线。同时还将实验结果与理论输出值进行了对比,从而验证了模型结果的正确性,最后进行了能量采集器相关的实际应用测试,说明了该能量采集器具有一定的应用价值。