机械振动无线传感器网络作为一种自组织、部署方便、动态性强的分布式传感网络,正逐步得到应用,特别是在密闭、旋转环境下机械振动监测方面极具应用潜力。现阶段采用的电池供电方式存在电池更换困难或无法更换的问题,严重制约了机械振动无线传感器网络的应用。有效利用机械测试环境广泛分布的振动能实现节点自供能,对解决机械振动无线传感器网络的能源供应问题具有重要意义。目前能量收集装置功率低,难以满足机械振动无线传感器网络节点的高功耗需求。本文针对机械振动无线传感器网络难以自供能的问题,研究高功率振动能量收集方法。论文主要工作如下:针对目前振动能量收集频带窄、现有拓频方法有效性不高的问题,提出了一种软刚度拓频方法,并设计了相应结构。首先,基于扩展哈密尔顿原理建立了软刚度宽频结构的分布参数模型,并采用谐波平衡法求解了一阶位移响应和电压响应;然后利用mathematica和matlab软件对模型进行了仿真分析,研究了激励幅值对拓频性能的影响及结构动力学特性;最后设计制造了软刚度宽频拾能结构原型机,进行了性能及动力学特性测试。仿真分析与实验研究表明:软刚度宽频结构能有效提高能量收集频带。针对振动能量收集电路整流损失大、大负载下能量收集功率不高等问题,提出了自供电同步整流与电荷提取方法并设计了相应电路。首先分析了自供电同步整流电路工作原理,得到了电路能量收集功率,并利用matlab对电路收集功率进行数值计算,通过对比分析得到了大负载高功率能量收集特性;然后利用LTspice对电路进行了仿真分析,初步验证了电路的有效性;最后对电路进行实验测试,验证了电路大负载高功率特性。振动能量收集装置功率的提升与节点功耗的降低同样重要,仅提高能量收集功率仍无法完全满足节点供能需求。在此能源受限情况下,针对机械振动无线传感器节点高功率与实时性的需求,设计了包含自供电同步整流模块、冷启动模块、蓄能模块及低压自锁模块的能量收集与管理电路,进行了节点供能实验。实验结果表明,基于自供电同步整流的振动能量收集电路能在节点能源受限情况下实现有效能量供给。