1、道路環(huán)境中存在豐富的機械振動能量，采用壓電振動能量收集技術可將其轉換為電能，進而可以有效解決道路狀態(tài)監(jiān)測及健康監(jiān)測中無線傳感器的供電問題。結合機械振動學與電學相關學科知識，本文采用理論計算、數值分析及實驗驗證相結合的方法，系統(tǒng)研究了壓電非線性俘能電路及其在道路狀態(tài)監(jiān)測中的應用問題。具體開展的工作及主要成果如下:
　　1.結合壓電方程及懸臂梁理論，系統(tǒng)分析了壓電懸臂梁的動力特性，給出了壓電懸臂梁的機電轉換模型;基于壓電元件等效模型，

2、從理論上對比研究了五種接口電路（串聯(lián)SSHI接口電路、并聯(lián)SSHI接口電路、經典接口電路、VD接口電路、SECE接口電路）能量輸出特性;
　　2.研究并設計了適用于道路中能量收集的壓電懸臂梁俘能器結構，通過Comsol多物理場有限元軟件對該結構進行數值模擬，根據數值模擬結果建立了相應的機電等效模型;進一步根據建立的懸臂梁機電模型，采用PSPICE軟件對不同接口電路進行數值研究;
　　3.設計了兩種可實際應用的能量收集電路（即

3、經典能量收集電路和VD能量收集電路），并通過數值模擬對比研究了這兩種能量收集電路的俘能特性。研究結果表明:VD電路俘能效率優(yōu)于經典能量收集電路;
　　4.通過壓電懸臂梁式俘能器的實驗研究，測試了不同形式能量采集接口電路和能量采集電路的俘能性能。實驗結果表明，VD能量采集接口電路功耗小于經典接口電路。VD能量采集電路輸出電能為經典能量采集電路輸出電能的1.18倍。由此驗證了，VD能量采集電路的優(yōu)越性。
　　本文研究了壓電懸臂梁