随着无线传感网络的快速发展,对微能源的需求越来越迫切。压电振动式俘能器作为一种新式的清洁微能源,可以解决传统化学电池体积大、寿命短、有污染等诸多弊端,近年来已经得到国内外的广泛研究。而国内外对于d₃₃模式压电俘能器的研究还不够充分。由于d₃₃模式的压电系数是d₃₁模式的两倍左右,因此很有必要对d₃₃模式压电俘能器输出性能进行研究。基于以上考虑,本文设计了基于d₃₃模式的小型梳齿电极压电俘能器,并对其进行了理论计算,仿真分析和试验测试,得到了以下研究结论:（1）通过分布参数法建立了悬臂梁式压电俘能系统的理论模型,在此基础上推导出了悬臂梁压电俘能系统动态振动时的各阶固有频率、各阶振型函数、压电片内的应力计算公式以及长度方向和横向电位移的计算公式,为d₃₃模式和d₃₁模式悬臂梁压电俘能器的后续研究提供理论基础。（2）为了研究基于d₃₃模式压电俘能器的输出性能,设计了d₃₃模式的俘能器结构,并对其进行了理论研究和仿真分析,以及结构优化设计。首先采用PZT-5H压电陶瓷作为压电材料,设计出了梳齿式电极结构。其次理论推导出了输出电压的解析式,利用保角变换原理求解了梳齿电极电容量的计算公式,给出了最佳输出功率表达式。通过简化梳齿电极建立实体模型,利用坐标变换得到弹性矩阵、介电常数矩阵和压电常数矩阵,以此来进行模态和谐响应仿真分析。最后,通过理论和仿真对比分析了不同结构参数下d₃₃模式的输出性能,给出了不同结构参数下的输出开路电压和最佳输出功率变化规律,进一步验证了理论计算的正确性,并对结构进行优化设计,给出了最优结构参数。（3）为了对比分析d₃₃模式的俘能效果,首先设计了相同结构尺寸的基于d₃₁模式的压电俘能器结构,其次理论推导出了输出开路电压和最佳功率表达式,然后通过Ansys进行了模态和谐响应仿真分析,并与理论计算进行了对比验证。最后,对比分析了d₃₁模式与d₃₃模式的输出效果,给出了d₃₃模式优于d₃₁模式的设计参数取值范围。结果表明,尽管基于d₃₃模式的压电系数高于d₃₁模式,但输出开路电压和最佳输出功率并不一定高于d₃₁模式,只有在梳齿电极间距达到一定距离时,d₃₃模式的输出开路电压和最佳输出功率才会高于d₃₁模式。（4）对d₃₃模式的压电俘能器输出性能进行了试验分析。首先根据优化后的俘能器结构尺寸设计并制作出了俘能器样机,然后搭建了压电俘能器测试系统,进行了正弦激励扫频试验,分别研究了不同参数条件下对输出性能的影响,为进一步优化电极设计提供了依据。