振动能量广泛存在于生产生活中的方方面面,大到海浪冲击堤岸和各种工程机械在施工过程中产生的振动,小到桥梁在车辆经过时产生的振动以及车辆本身产生的振动。如果将振动能量收集并进行转化,将具有十分可观的前景。由于振动能量的采集不会受到天气、温度、湿度和光线等外界因素影响,成为目前能量采集研究的热点之一。研究表明,当环境中的振动频率等于或接近俘能器的固有频率的时候,系统产生最大的振动幅值,此时输出电能达到最大。然而传统俘能器的固有频率是固定不变的,真实环境中的振动频率却不断变化。如果俘能器固有频率与环境振动频率不匹配,系统就不能达到有效的工作状态,输出的电量就会大大降低。如何保证俘能器在外界环境振动频率发生改变的情况下依然能够达到共振状态,学者们进行了广泛的研究,提出了一系列的方案。目前国内外学者提出解决环境振动频率匹配的方案大致可以分为两大类:拓宽俘能器的工作带宽,使其在宽频激励的环境中能够有效的工作;根据外部激励环境的变化,调节俘能器的固有频率,使其与环境中的激励频率相匹配,从而达到共振状态。基于此,本文提出了一种可调频双稳态压电俘能方法,并进行了相关的实验研究。主要研究内容概括如下:(1)给出了可调频压电俘能器模型的结构示意图。对系统进行运动分析并得到了系统的运动方程,根据基尔霍夫电流定律得到了系统的电学方程。根据平衡点静态分叉分析得到了发生双稳态运动时的磁铁间距范围。对系统随激励频率变化依次进入的状态进行了分析。当外界环境激励频率变化时,调节磁铁间距从20mm到12mm的过程中,俘能频带向右移动,由17-25Hz变成了17-72HZ,俘能频带得到有效拓宽。(2)在仿真基础之上,设计制作了可调频双稳态压电俘能装置,并进行了相关的实验研究。对第一章所得理论结果进行实验分析,通过实验验证了随着激励频率增大,系统依次进入的状态。另外对系统进行了调频实验,调频前系统输出电压0.005V,调频后系统输出电压达到4.7V,调频效果很明显。(3)对俘能电路里的整流电路、滤波电路和稳压电路的类型进行了分析、比较与选取。根据负载的额定电压和电流,对整流二极管、稳压二极管进行了相关参数的计算与型取。根据负载的额定电压和电流,对整流二极管、稳压二极管进行了相关参数的计算与型号选取,对滤波电容和限流电阻的取值进行了相关的计算。对所设计的俘能电路通过Multisim软件进行了仿真分析和实验验证。结果显示,交流电压经过俘能电路转化之后输出的是比较稳定的直流电压,电压大小在发光二极管的工作范围之内,经过一段时间的储能之后,可以为LED供电使其正常工作。