电池作为目前微机电系统或无线传感器的主要供电手段,存在寿命有限,复杂地区维护更换成本高等问题,而能量采集器则可以实现电子设备的能量自供给、减轻扩展能源需求。声能作为一种极具潜力的新能源,广泛存在于环境中,具有节能环保的特点。对声能的采集不仅可以满足低能耗微电子设备的需求,同时还可以降低噪音对环境的污染。然而,由于声能存在能量密度极低、频率组成复杂等缺点,需要对入射声波进行宽频声压增益才能够有效满足微机电设备的能量需要。为提高声源在宽带内的声压增益,本文先后提出基于双腔亥姆霍兹谐振器和基于双缺陷态声学超材料的宽频声能采集器,以实现对入射声波的宽频声压增益作用和声机电能转换。本文的主要研究内容有:(1)提出一种基于亥姆霍兹谐振器的宽频声能采集器。结合双腔亥姆霍兹谐振器的双频声压增益和非线性能量采集系统实现对宽频声能的采集。建立声能采集系统的理论模型,通过数值计算和仿真分析,对双腔与能量转换机构的频率进行匹配设计。设计搭建声能采集测试实验台,研究非线性要素与能量采集器系统的输出响应特性的关系,并进一步探究亥姆霍兹谐振器和和非线性系统匹配关系对能量采集器系统的输出响应特性的影响,通过负载适配获得声能采集器的最佳功率。(2)提出一种双缺陷薄膜型声学超材料的设计方法。通过对称破缺法构造出双负声学超材料。研究对称破缺对各振动模态特性的影响。通过在双带隙声学超材料中引入缺陷谐振器的方法,构造声学超材料缺陷态,形成具有宽频能量聚集效果的声学超材料。仿真计算该声学超材料的能带结构和表面振动特性,研究声学超材料的基本特性,并对其结构进行优化。设计搭建测试实验台,对薄膜声学超材料的表面振动情况进行测试验证。(3)提出一种基于双缺陷声学超材料的宽频声能采集器。利用磁作用将声学超材料和压电换能器耦合起来。设计搭建声能采集器测试实验台,探究声能采集器在缺陷态频率的响应特性,分析缺陷态的响应增益特性,研究磁作用对声能采集器响应特性的影响,并进一步研究声能采集器的扫频响应特性。