随着低功耗电子设备技术的高速革新,对当下机械生产中无线传感技术的要求也产生了极大地推动。当下,电池供电依旧是部分无线传感器节点的供能方式。电池作为化学产物,其消耗和处理过程极大地增加了环境的污染以及经济和人力成本的大量消耗,使传感器在工作中带来负担。故基于环境能量采集自供电技术的研究备受关注。波浪能是一种丰富的可持续能源,由于波浪频率较低,能量的采集过程受到了很大阻碍。压电悬臂梁是压电材料在基础设施监测中的一种应用,具有柔性和易于封装等优点,能在低频环境下实现能量有效吸收转换的采集装置,也比较适用海洋等自振频率较低的环境。目前单一结构的振动能量采集装置转换效率较低,介于环境中振源不稳定,单悬臂梁对振动频率响应非常敏感,不容易实现环境振源与采集结构谐振频率的良好匹配,造成能源浪费。因此,本文提出了一种多个压电振子并联连接的阵列式宽频振动能量采集器,通过有限元分析,得到了梁的尺寸与自振频率的关系,并结合理论公式对压电悬臂梁的结构进行了优化设计。其次,对压电悬臂梁的自振频率是否在设计目标范围内进行了实验研究,测量了压电悬臂梁的承载力。最后设计了一种浮标用无线传感器网络节点自供能装置的应用,利用AUTOCAD进行图形结构绘制,对浮体外形能量捕捉、浮体入水深度对波浪的捕捉进行设计优化,通过幅频特性实验和功率测试,得到换能系统固有频率和幅频特性曲线以及负载特性曲线。本文对比了单悬臂梁能量收集效率与宽频带能量收集效率,在单悬臂梁的基础上结合波浪特性提出了一种适用于海洋环境下波浪振频的宽频振动能量收集器。研究数据表明,在几赫兹到二十几赫兹的低频波浪环境下,宽频带多模振动能量采集结构可以拓宽收集装置的捕能范围,通过对比实验,选择长度最大56mm、50mm、48mm、42mm,宽度20mm、18mm、15 mm、12 mm,基板最大厚度0.25mm,压电片厚0.2mm,质量块质量分别为:3.57g、7.73g、12.04g、18.79g的压电振子,所获得的能量足以为浮标内的电子设备提供所需的能量。