2 振动能量采集器
振动能量采集器由磁路、悬臂梁、磁电换能器等部分组成，如图2（a）所示。固定在悬臂梁前端的磁路由4个钕铁硼磁铁和2个磁轭组成，在空气隙中可形成非均匀磁场，并起质量块的作用。磁电换能器（MPM磁电换能器）由Terfenol-D/PZT/Terfenol-D构成。当采集器随环境振动时，磁路和换能器产生相对运动。由于空气隙中的磁场是非均匀的，磁电换能器将感应到变化的磁场，在变化磁场的作用下，磁致伸缩层产生机械应变，机械应变传递到压电层，产生电输出，实现机械能到电能的转换[6-7].
将采集器的输出直接与电阻联接，在0.5 g加速度激励下，谐振时采集器的负载功率和电压随负载变化曲线如图2（b）所示，采集器的最佳电阻约为3 585 k？赘，此时其最大输出功率为1 099.1 μW[7].由图2（b）可知，能量采集器与储能超级电容的阻抗差异极大（前者为3.585 M？赘，后者仅为数欧），若将换能器输出的信号直接整流后对超级电容充电，超级电容获得的功率将极低（只有μW量级）。因此，需通过阻抗匹配将超级电容的阻抗变换到采集器的最佳负载附近或略大于最佳负载。
3 电源管理电路
3.1 电源管理电路的基本原理
电源管理电路由阻抗匹配电路、整流电路、储能电容、瞬时放电电路等部分组成，如图3所示。其中，超级电容Cst为储能电容，为无线传感器的工作提供能量；电解电容C0为辅助电容，为控制电路提供工作电压和能量。控制电路通过监测储能电容的电压来控制瞬时放电电路的工作。
MPM磁电换能器将振动能转换为电能，阻抗匹配电路对换能器进行阻抗匹配，匹配后的两路能量输出信号再经过整流后，分别对Cst和C0进行充电。当Cst的电压达到阈值电压上限0.6 V时，瞬时放电电路开始工作，储能电容瞬间释放其存储的电能，驱动无线传感器工作。随着无线传感器的耗能，当Cst的电压降至阈值电压下限0.4 V时，放电电路结束工作，储能电容结束放电。储能电容放电一次，无线传感器完成一次发射数据，储能电容再进入下一个充电周期。
3.2 阻抗匹配电路
根据电路原理，当负载阻抗与信号源内阻抗互为共轭复数时，负载获得最大功率，即负载与信号源达到阻抗匹配状态。由于能量采集器的等效内阻呈容性，因此需要在电路中增加一个感性器件来与之调节谐振，并通过阻抗变换来达到上述状态，从而使电源管理电路以最大功率对储能超级电容进行充电，提高电路对超级电容的充电效率，缩短充电时间。
