受无线技术和低功耗电子设备技术进步的推动,能量回收技术在最近几年中得到了长足的发展。通过与低功耗设备相结合,极大地拓宽了能量回收技术的应用范围。压电材料作为一种新型的功能材料,以其良好的机电耦合特性,在能量回收、振动噪声控制等领域具有广泛的应用前景,尤其是采用压电材料实现能量回收已成为一个研究热点。结构发生振动时,粘贴在振动结构表面的压电片上会感应出交变的电压信号,而交流电压信号难以直接回收、储存和利用,因而出现了基于不同原理的能量回收接口电路。本课题的主要内容是对已有的同步电荷提取方法进行更深入的分析,并在其基础上提出一种改进的能量回收方法,辅之以理论分析和相关实验验证其有效性和可行性。在本文第三章中,首先介绍了经典能量回收方法和原始同步电荷提取方法的工作原理,然后在非理想状况下考虑实际的谐振电路,对原始同步电荷提取方法进行深入的分析,找到了影响该方法回收功率的重要因素。在此基础上,提出了基于改进开关控制信号的同步电荷提取方法,并对其进行理论分析,证明了改进方法在增加回收功率方面的有效性。在本文第四章中,搭建能量回收实验系统,利用dSPACE仿真控制平台,借助根部粘贴有压电片的悬臂梁振动系统进行能量回收实验。使用经典能量回收电路、原始及改进同步电荷提取电路验证第三章中得到的相关结论,如原始同步电荷提取方法的回收功率与负载无关,改进同步电荷提取方法可以有效的提高回收功率。此外,还发现原始与改进同步电荷提取方法都有较好的振动阻尼效果。在本文第五章中,考虑到实验的便捷性,通过选取低功耗单片机MSP430和相关低功耗器件,设计并制作了同步电荷提取方法的控制系统电路板,实现了同步开关电荷提取系统的模块化和小型化,可以方便地进行不同条件下的原始及改进同步电荷提取方法的实验,并为日后系统的升级预留了空间。