随着科技的发展，各种便携式发电装置的研究将成为新的研究热点，其目的是在某些特殊的应用领域替代电池或自动为电池充电。利用每一种发电原理构造的发电装置都有其自身的特点和使用领域，压电发电装置的优点在于结构简单、无电磁干扰、易于加工制作和实现结构上的微小化、集成化等，尤其适用于各类传感及监测系统。本文通过对压电悬臂结构的理论特性分析，得出了压电振子最佳的结构尺寸，并制作了压电双晶片振子，对经典能量采集电路和同步电荷提取电路通过进行Multisim仿真。最后设计了能量存储电路，实现对储能元件的充电。本文的具体研究内容如下：通过分析环境中振动源的特性理论基础，结合压电材料研究分析了适合于压电能量采集的振动模式。对双晶压电悬臂梁进行建模得出理论公式。通过数值分析得到压电振子的结构尺寸、材料性能等相关参数对输出功率、谐振频率、最优负载等性能的影响。并利用ANSYS仿真软件对理论推导结果进行验证。利用上述提出的一些结论对压电梁的结构尺寸进行优化，并针对某一定激振频率、振动加速度、尺寸空间限制对压电双晶梁进行设计优化求解。设计同步电荷整流电路和DC-DC变换器，并使用Multisim软件对设计的电路进行仿真验证。最后选取合适的压电材料和基板材料，制作了压电双晶片振子，搭建实验平台以验证仿真结果，利用采集电路对储能元件充电，设计了一种手摇式的压电能量采集装置。