随着科技的发展和实际应用的需要,对数据采集和网络传输节点的需求不断增多。这些无线传感节点具有体积小、分布广泛、能量消耗低、工作环境恶劣等特点,传统化学电池难以满足其供能要求。为解决这一难题,收集和转换自然界中可再生能量是一种理想途径。普遍存在的机械振动能可通过一定结构实现能量转化,源源不断地为无线传感节点提供电能。首先,在熟知压电材料的压电特性和性能参数的基础上,分析了传统单悬臂梁-质量块的等效模型,得出了其运动方程。然后,设计了风车型低频压电振动能量采集结构,利用MEMS软件进行了仿真分析,得出了悬臂梁结构的前三阶振动模态、谐振频率和谐响应曲线;更改悬臂梁尺寸时,通过仿真分析可知悬臂梁越长、宽度越窄、厚度越薄、与中心质量块的距离越大时,谐振频率越低;通过对圆弧型、直连型、直角型结构的分析与比较可知,圆弧形悬臂梁的谐振频率最低、内应力性能最好。接着,对压电振动能量采集结构的电路特性进行了仿真,分析了其输出电压和输出功率,设计了压电振动电能采集电路,并基于两款芯片探究了风车型压电振动能量采集器的实用化设计。最后,基于光刻、剥离、刻蚀、氧化等基本MEMS工艺技术,针对风车型压电振动能量采集结构设计了 7块光刻掩膜版,制订了其MEMS加工工艺流程。通过MEMS仿真软件IntelliSuite对风车型压电振动能量采集器的结构、电路和工艺方面进行了大量仿真分析,验证了设计结构的合理性和可制作性。