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设计了一种将Helmholtz共振效应与压电效应结合的声电换能超材料结构及电路系统，通过传递矩阵法对超材料的能带结构进行了分析。以压电片作为Helmholtz共振器基底通过阵列形成超材料结构。当入射噪声频率与共振频率一致时，声电转换效率最高。利用COMSOL分别对超材料单元及系统进行仿真，验证了超材料单元对于噪声的抑制作用；研究了超材料单元串并联方式对声电换能效率的影响规律；采用整流桥设计了交直流转换电路，采用超级电容设计了储能电路。测试结果表明：所设计的声电换能超材料系统的最优直流负载为250 kΩ。当声波以共振频率入射驱动时，系统的声电功率最大为1 523μW，实现了声电的能量转换、调理与储能。