徐振龙, 单小彪, 谢 涛

(1. 杭州电子科技大学 机械工程学院，杭州 310018；2. 哈尔滨工业大学 机电工程学院，哈尔滨 150001)

近几年，便携式电子设备、微机电系统(MEMS)和无线传感器网络在民用、军事、医疗和工业生产中得到了广泛应用。目前大多数的微电子产品都是利用化学电池提供电能。但由于传统电池存在能量密度小、需要定期更换或充电，以及污染环境等问题，难以满足微电子产品高速发展的需求。

在过去的几年，俘获环境中的能源为微电子产品供能成为一种很有前景的技术，并引起了研究者的强烈关注。环境中的能源有振动能、太阳能、风能、温差能、射频辐射能、噪声等。其中，振动能在日常生活和工程实际中广泛存在，不易受位置、天气等因素的影响，并且具有较高的能量密度，因此越来越多的学者和专家致力于研究将环境中的振动能俘获并转换成电能，作为一种替代能源为微电子产品供能。这种可以将环境中的振动能转化为电能的装置称为振动俘能器(vibration energy harvester)。根据能量转换原理不同，振动俘能器可分为压电式、电磁式、静电式和磁致伸缩式等类型。其中，利用压电材料制成的压电俘能器具有输出能量密度大、结构简单易于加工、无需外部电源、便于实现小型化和集成化等诸多优点，受到国内外的学者普遍关注，具有非常广阔的应用前景。

最初学者们研究的压电俘能器大多数是以单自由度线性系统为基础，其工作频带非常窄，当外界激振频率与系统固有频率相匹配时发电性能最优；……