1、隨著MEMS技術的發(fā)展和無線傳感器網(wǎng)絡功耗的大幅下降，使用MEMS振動能量采集器為其持續(xù)供電成為可能。MEMS振動能量采集器具有便攜、無污染等優(yōu)點，可分為壓電式、電磁式、靜電式三種方式，在綜合分析各種方式優(yōu)缺點的基礎上，選擇靜電式作為研究方向。
　　傳統(tǒng)的振動能量采集器主要為線性結構，帶寬較窄，輸出能量受外界激勵頻率的影響較大。本文基于非線性理論及碰撞理論設計了兩種不同形式的MEMS靜電式能量采集器結構:直線運動非線性碰撞結構和平

2、面內轉動碰撞結構。并對直線運動碰撞結構進行了詳細的仿真和實驗，得到其固有頻率，帶寬，輸出功率等在非線性彈簧作用下的特性。
　　本論文將通過下面六章介紹研究的主要內容。
　　第一章主要介紹了振動能量采集的三種不同方式及各自的采集原理，并按此分類介紹了國內外研究現(xiàn)狀，最后提出本論文的主要研究內容及研究方法。
　　第二章首先介紹了三種不同結構的靜電式能量采集器的工作原理，及其動能轉換成電能的方法。然后對設計所需的理論分為三個

3、方面進行了詳細闡述。第一方面是非線性理論，主要理解其特征及相應的研究方法。并介紹了分析非線性彈簧的常用方程:達芬方程。掌握達芬方程不同條件下所呈現(xiàn)的不同性質（線性、硬特性、軟特性、雙穩(wěn)態(tài)特性），并總結其設計方法。第二方面是碰撞結構設計理論:主要闡述了碰撞的特征及碰撞振動的分析方法。第三方面是轉動器件設計理論:分析了使器件在平面內轉動的穩(wěn)定性條件，主要介紹了環(huán)形梳齒狀電容的設計和蛇形彈簧的使用。
　　第三章設計了不同形式的非線性彈簧

4、、蛇形彈簧、碰撞結構及梳齒狀電容，并使用ANSYS對各個結構進行了有限元仿真。設計了直線運動非線性碰撞能量采集器及轉動碰撞能量采集器兩種結構。對兩種結構分別進行有限元仿真，得到各自的固有頻率。并對直線運動器件的次級結構進行了靜力分析和加工孔影響下的模態(tài)分析，分別用于確定碰撞點的位置和加工孔對固有頻率的影響。通過LTSPICE對直線運動器件的主級結構建立集總模型，并進行了固有頻率及輸出功率的仿真。
　　第四章簡要介紹了器件的加工過程

5、，并先后進行了三次加工。在總結前兩次加工失敗經(jīng)驗的基礎上對設計和加工工藝各自進行了優(yōu)化，得到了結構完整、可用于測試的器件。
　　第五章介紹了PCB板的設計，測試實驗臺的搭建，并對直線運動器件的主級結構進行了實驗。由實驗數(shù)據(jù)分析得到了器件的固有頻率，最佳阻值，電容變化值以及一定條件下的輸出電壓和輸出功率。實驗數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)進行了比較，并分析了產(chǎn)生誤差的原因。
　　第六章對本論文的主要工作做了簡單總結，得出了實驗結論。并對本論文