用于超声换能器的弹性层

背景技术

超声换能器接收超声频率的声能作为输入并提供电能作为输出，或者接收电能作为输入并提供超声频率的声能作为输出。超声换能器能够包括响应于电场的施加而改变尺寸的压电材料件。如果使电场以与超声频率相当的速率变化，则压电元件能够振动并产生超声频率的声压波。同样地，当压电元件响应于撞击超声能量而谐振时，该元件能够产生电能。

发明内容

所公开主题的实施方案提供了一种装置，其包括长多边形换能器膜(elongatedpolygon transducer membrane)，长多边形换能器膜具有包括多条边和多个顶点的周边。长多边形换能器膜可以在多个顶点处或在多个顶点周围固定到支撑结构，而不在多于50％的周边处固定到支撑结构。锥形结构可以联接到长多边形换能器膜，锥形结构可以具有比可以联接到换能器的典型结构低的轮廓和比可以联接到换能器的典型结构大的开口角度。

所公开主题的实施方案提供了一种装置，其包括长六边形换能器膜，长六边形换能器膜具有包括六条边和六个顶点的周边。长六边形换能器膜可以在六个顶点中彼此相距最远的两个顶点处或在六个顶点中彼此相距最远的两个顶点周围固定到支撑结构，而不在周边的其它顶点或边处固定。锥形结构可以联接到长六边形换能器膜。

考虑以下的详细说明、附图和技术方案，所公开主题的附加特征、优点和实施方式可以被阐述或是显而易见。此外，应理解的是，前述发明内容和以下详细说明均为示例，并且旨在提供进一步解释而不限制技术方案的范围。

附图说明

所包括以提供所公开主题的进一步理解的附图被并入该说明书并构成该说明书的一部分。附图还示出了所公开主题的实施方式，并且与详细说明一起用于解释所公开主题的实施方式的原理。除了对于所公开主题的基本理解以及可以实践该主题的各种方式所必需的，没有试图更详细地示出结构细节。

图1A示出了根据所公开主题的实施方案的联接到超声换能器的长多边形换能器膜的锥形结构的示例。

图1B示出了根据所公开主题的实施方案的示例超声换能器的仰视图。

图2A至图2B示出了根据所公开主题的实施方案的联接到长多边形形状的电活性材料层的锥形结构。

图3示出了根据所公开主题的实施方案的超声换能器的示例长多边形换能器膜的俯视图。

图4A至图4E示出了根据所公开主题的实施方案的布置于超声换能器的长多边形换能器膜的示例附接点的视图。

图5示出了根据所公开主题的实施方案的超声换能器的示例长多边形换能器膜的俯视图。

图6A至图6H示出了根据所公开主题的实施方案的布置于长多边形换能器膜的表面的肋或图案的示例。

图7示出了根据所公开主题的实施方案的从布置于长多边形换能器膜的表面的中心图案延伸的径向构件的示例。

图8A至图8G示出了根据所公开主题的实施方案的肋轮廓的示例截面图。

图9示出了根据所公开主题的实施方案的联接到长六边形换能器膜的一个顶点的导电构件。

图10示出了根据所公开主题的实施方案的换能器阵列的示例。

具体实施方式

所公开主题的实施方案提供了联接到超声换能器的锥形结构。换能器可以包括长多边形换能器膜，长多边形换能器膜具有包括多条边和多个顶点的周边。长多边形换能器膜可以在多个顶点处或在多个顶点周围固定到支撑结构，而不在多于50％的周边处固定到支撑结构。长多边形换能器膜可以是长形的，使得至少两条边的长度大于多条边的其它边的长度。在一些实施方案中，至少一个肋或图案可以布置于长多边形换能器膜的表面以使换能器质量最小化同时保持相同的结构刚性以增加换能器的功率效率。

在所公开主题的实施方案中，长多边形换能器膜可以是长六边形换能器膜，长六边形换能器膜具有包括六条边和六个顶点的周边。长六边形换能器膜可以在六个顶点中彼此相距最远的两个顶点处或在六个顶点中彼此相距最远的两个顶点周围固定到支撑结构，而不在周边的其它顶点或边处固定。

所公开主题的实施方案提供了锥形结构和换能器，换能器包括长多边形换能器膜以增加发射的超声波的声压和/或最大化接收的超声信号的信噪比，从而可以通过接收器件获得噪声降低的电信号以进行处理。也就是说，所公开主题的实施方案提供了一种具有长多边形换能器膜的换能器以从输入信号产生最大功率。具有长多边形换能器膜的换能器可以产生可用信号(甚至从接收的低振幅信号产生可用信号)，而不管接收信号的信噪比如何。在所公开主题的装置中，可以调整换能器的长多边形换能器膜的刚性以调节工作频率(例如以增加收获的能量的量)并且提供操作介质(例如空气)和换能器之间的声学匹配。

图1A示出了根据所公开主题的实施方案的联接到超声换能器的锥形结构的示例。装置100可以包括锥形结构110，锥形结构110具有分别位于锥形结构110的相反端的第一圆周120和第二圆周130。锥形结构110可以由钢、不锈钢、铝、塑料、碳纤维复合物或任何其它合适的材料形成。锥形结构110可以通过任何合适的增材或减材工艺形成。在一些实施方案中，边沿(rim)140可以联接在锥形结构110的第一圆周120处或附近。也就是说，可以通过将边沿140添加到锥形结构140的一部分来调整锥形结构110的表面积。可以通过改变锥形结构110的第一和第二圆周120、130之间的角度以及附接到锥形结构110的边沿140的高度和/或宽度来调整锥形结构110的表面积。可以以使表面积最大化的方式调整锥形结构110的这些特征以尽可能多地捕获入射超声波并产生可用信号。边沿140可以通过增材或减材工艺在结构上与锥形结构110一起形成。在一些实施方案中，边沿140可以单独形成，然后熔接、焊接、粘附(例如使用粘接剂)和/或以任何合适的方式联接到锥形结构110。可以基于例如用于形成锥形结构110和/或边沿140的材料类型来选择所使用的联接类型。

在一些实施方案中，圆周120、130中的限定锥形结构110的开口的至少一个圆周可以从圆形调整为椭圆形，以便调整锥形结构110的焦点用于发射的信号或接收的超声信号。在一些实施方案中，圆周120、130中的限定锥形结构110的开口的至少一个圆周可以调整为具有多边形形状。布置在限定锥形结构的开口的圆周之间的侧壁可以形成为平坦形状、凸形状或凹形状，以调整锥形结构的焦点用于发射的信号或接收的超声信号。

第一圆周120和第二圆周130可以是任何合适的长度。在一些实施方案中，锥形结构110的第一圆周可以具有5mm至10mm、10mm至15mm、15mm至20mm、20mm至25mm或25mm至30mm的长度。在一些实施方案中，锥形结构110的第一圆周可以具有15mm至25mm的长度。锥形结构110的第二圆周可以具有1mm至2mm、2mm至3mm、3mm至4mm或4mm至5mm的长度。在一些实施方案中，锥形结构110的第二圆周可以具有2mm至4mm的长度。

在一些实施方案中，第一圆周120和第二圆周130可以各自形成分别位于锥形结构110的相反端处的开口。在一些实施方案中，可以在第二圆周130的至少一部分区域中形成第二开口以形成孔。在一些实施方案中，可以在由第二圆周130形成的开口上方形成覆盖物。

图1A所示的锥形结构110的边沿140可以具有10μm至30μm、30μm至50μm、50μm至70μm、70μm至90μm、90μm至110μm、110μm至130μm、130μm至150μm、150μm至170μm、170μm至190μm或190μm至210μm的高度或任何其它合适的高度。在一些实施方案中，边沿140的高度可以为50μm至110μm。边沿140的高度可以与锥形结构110的厚度相同。锥形结构110的厚度可以为10μm至30μm、30μm至50μm、50μm至70μm、70μm至90μm、90μm至110μm、110μm至130μm、130μm至150μm、150μm至170μm、170μm至190μm或190μm至210μm或任何其它合适的厚度。在一些实施方案中，边沿140的厚度可以为50μm至110μm。边沿140的宽度可以为0至0.1mm、0.1mm至0.2mm、0.2mm至0.4mm，以及0.4mm至0.5mm、0.5mm至0.6mm、0.6mm至0.7mm、0.7mm至0.8mm、或0.9mm至1.0mm或任何其它合适的宽度。在一些实施方案中，边沿140的宽度可以为0.01mm至0.2mm。边沿的宽度可以是从内边沿圆周到外边沿圆周的距离。内边沿圆周可以对应于锥形结构110的第一圆周120的圆周。

第一圆周120和第二圆周130之间的距离可以为0.1mm至0.3mm、0.3mm至0.7mm、0.7mm至1.1mm或1.1mm至1.5mm。在一些实施方案中，该距离可以为0.7mm至1.2mm。第一圆周120可以具有比第二圆周130长的长度。第二圆周130和第一圆周120之间的角度可以在包括第二圆周130的平面和锥形结构110的表面之间，并且在一些实施方案中可以变化地增加。在所公开主题的实施方案中，该角度可以是150°至170°或任何其它合适的角度。锥形结构110的该角度可以使表面积最大化以捕获尽可能多的入射超声波并产生可用信号。

锥形结构110的第二圆周130可以联接超声换能器150，超声换能器150可以包括长多边形换能器膜160和长多边形形状的电活性材料层170，如图1B所示。附接点163(例如硅树脂等)可以布置于长多边形换能器膜160的底表面(例如图4A中所示的表面165)(如图1B所示)，并且可以用于将换能器150附接到基部或其它支撑结构。在一些实施方案中，附接点163可以布置于长多边形换能器膜160的顶表面(例如图3中所示的表面164)。在一些实施方案中，长多边形换能器膜160可以是长六边形换能器膜，该长六边形换能器膜具有包括六条边和六个顶点的周边。该长六边形换能器膜可以在六个顶点中彼此相距最远的两个顶点处或在六个顶点中彼此相距最远的两个顶点周围固定到支撑结构(例如固定到附接点163处，如图4A至图4E所示)，而不在周边的其它顶点或边处固定。通过将长多边形换能器膜160附接在如图4A至图4E所示的附接点163处，超声换能器150的效率可以在长多边形换能器膜160更多地附接在周边周围的配置上增加两倍或三倍。可以发生超声换能器150的增加的偏转，并且该配置可以提供操作介质(例如空气)和换能器之间增加的声学匹配。也就是说，通过使用图4A至图4E所示的配置，超声换能器150可以增加发射的超声波的声压和/或最大化接收的超声信号的信噪比，使得超声换能器150可以从输入信号产生最大功率。

超声换能器150可以通过施加粘接剂、接合、熔接或焊接而联接到锥形结构110，并且/或者可以以任何其它合适的方式联接。可以基于例如用于形成锥形结构110的材料类型来选择所使用的联接类型。长多边形形状的电活性材料层170可以布置于长多边形形状的换能器弹性层160上，从而将电激励转换为高频振动以产生超声波声发射或将接收到的高频声振动转换为电信号。

图1A至图1B示出了联接到长多边形换能器膜160的锥形结构110，其中长多边形形状的电活性材料层170布置于根据所公开主题的实施方案的长多边形换能器膜160的底部。在一些实施方案中，诸如图2A至图2B所示，锥形结构110可以联接到长多边形形状的电活性材料层170，并且长多边形换能器膜160可以布置于长多边形形状的电活性材料层170的底部。在图2A中，附接点163可以布置于长多边形换能器膜160的底表面，并且可以用于将换能器150附接到基部或支撑结构。在一些实施方案中，如图2B所示，附接点163可以布置于长多边形换能器膜160的顶表面。

如图1A至图2B所示，超声换能器150可以接收电控制信号(“驱动信号”)，这使得长多边形形状的电活性材料层170(例如弯曲的折褶(flexture)和/或顶端)以超声频率或在超声频率附近相对于其基部振动。长多边形形状的电活性材料层170能够与长多边形换能器膜160直接或间接连通，并且能够使长多边形换能器膜160振动并产生超声频率声波。

超声换能器150可以包括机电活性器件，诸如长多边形形状的电活性材料层170。长多边形形状的电活性材料层170可以是悬臂或折褶，并且可以是例如压电陶瓷单晶片、压电陶瓷双晶片或压电陶瓷三晶片。长多边形形状的电活性材料层170可以包括诸如压电材料或压电陶瓷、电致伸缩材料或铁电材料的电活性材料，其可以将电激励转换成高频振动以产生超声波声发射。长多边形形状的电活性材料层170的几何形状可以影响频率、速度、力、位移、电容、带宽、机电活性器件在被驱动以输出超声波时产生的机电能量转换效率、由长多边形形状的电活性材料层170产生的电压和电流以及通过接收的超声波驱动时的机电能量转换效率。长多边形形状的电活性材料层170可以具有六边形轮廓，或者可以具有基于任何其它合适的几何形状的轮廓。长多边形形状的电活性材料层170的几何形状可以被选择为例如调节长多边形形状的电活性材料层170的平衡和其它各种特性。可以使用层压到单个无源基板材料上的单层压电材料制成长多边形形状的电活性材料层170。长多边形形状的电活性材料层170也可以利用如下的层制成：单个压电层和多个无源层；反相或同相操作的两个压电层，或者反相或同相操作并与一种或多种电无源材料组合的两个压电层。长多边形形状的电活性材料层170的不同层可以具有不同的形状。例如，在压电单晶片中，压电材料的形状可以与压电材料所接合的无源基板材料不同。用于机电活性器件的压电材料(例如压电陶瓷)可以以任何合适的方式极化(在任何合适的方向上极化)。

在一些实施方案中，极化方向可以沿着压电材料(例如长多边形形状的电活性材料层170)的厚度。极化定义了一旦施加电压就在压电材料中产生的电场的方向。压电材料的操作模式可以基于压电材料如何集成到结构中和/或夹紧到结构。压电材料可以在其厚度方向上极化。由于压电材料的一个表面沿着其厚度极化，并且因为压电材料的一侧附接到长多边形换能器膜160，所以通过施加跨越压电材料的顶侧和底侧的电压，压电材料上下变形和弯曲(例如从凹形状到凸形状，反之亦然)。

长多边形形状的电活性材料层170可以是用于超声换能器150并且用于以超声频率振动的任何合适的尺寸。长多边形形状的电活性材料层170可以以任何合适的方式制成(例如通过从较大的层压材料切割多边形形状的几何形状)。层压材料可以由例如电活性材料(诸如压电陶瓷)制成，使用任何合适的接合技术和材料将电活性材料接合到电非活性基板(electrically inactive substrate)(例如诸如铝、因瓦合金、可伐合金、硅/铝合金、不锈钢和黄铜的金属)。所使用的材料对于单个机电活性器件的性能可能不是最佳的。例如，可以为了在更大数量的机电活性器件上的一致性能或者为了易于制造而选择材料。

长多边形形状的电活性材料层170可以以任何合适的角度定向。长多边形形状的电活性材料层170的顶表面例如可以是压电单晶片的无源材料或压电双晶片的活性材料。长多边形形状的电活性材料层170可以以任何合适的方式附接到超声换能器150的长多边形换能器膜160。例如，长多边形形状的电活性材料层170的任何侧边可以接合到长多边形换能器膜160。用于将长多边形形状的电活性材料层170固定到长多边形换能器膜160的接合可以是使用任何合适的导电和非导电接合材料(诸如环氧树脂或焊料)的有机或无机接合的任何合适组合。长多边形形状的电活性材料层170和长多边形换能器膜160之间的接触区域可以是任何合适的尺寸和形状。在一些实施方案中，超声换能器150可以包括多于一个的长多边形形状的电活性材料层170。如以下公开的图10所示，可以以任何合适的配置形成任何数量的超声换能器。

依据机电活性器件是压电单晶片、压电双晶片、压电三晶片还是具有一些其它结构，长多边形形状的电活性材料层170可以在合适的位置中接合，其中长多边形形状的电活性材料层170的无源层或活性层面朝下。接合可以使用任何合适的接合剂、焊料或环氧树脂。例如，可以将导电粘接膜施加到机电活性器件的区域以接合到长多边形换能器膜160。

长多边形换能器膜160可以接合到超声换能器150以产生具有膜的超声器件。可以以如下方式利用粘接剂附接长多边形换能器膜160：可以限定长多边形换能器膜160将覆盖的机电换能器阵列的多个单元的轮廓。长多边形形状的电活性材料层170可以例如在机电活性器件的顶端处或在机电活性器件的顶端附近接合到长多边形换能器膜160。长多边形换能器膜160可以是多个单独的材料件。长多边形换能器膜160可以用于声学地将悬臂的运动联接(couple)到空气，因为悬臂的运动可以使膜移动。

长多边形换能器膜160可以是任何合适的材料或复合材料结构，其可以具有任何合适的刚性和重量，用于以超声频率振动。例如，长多边形换能器膜160可以既硬又轻。例如，长多边形换能器膜160可以是铝衬垫、金属图案化聚酰亚胺或任何其它金属图案膜。膜可以与空气阻抗匹配，以允许超声换能器的更有效的空气联接。

图3示出了根据所公开主题的实施方案的超声换能器150的示例长多边形换能器膜160的俯视图。长多边形换能器膜160可以包括边161和顶点162，其中各顶点162均布置在边161之间的交叉处。长多边形换能器膜160可以具有第一表面164。长多边形换能器膜160可以通过从铝、单晶硅、非晶硅、黄铜、因瓦合金、钛、镍、钢、铁、镁、铜和/或任何其它合适材料的任意增材或减材工艺形成。

图4A至图4E示出了根据所公开主题的实施方案的超声换能器150的长多边形换能器膜160上的示例附接点的视图。长多边形换能器膜160可以在附接点163处联接到支撑结构，附接点163可以由硅树脂等形成。长多边形换能器膜160可以在多个顶点162处或在多个顶点162附近的附接点163处固定到支撑结构，而不在多于50％的周边(可以包括边161)处固定到支撑结构。图4A至图4E示出了附接点163的不同配置，其中长六边形换能器膜160可以在附接点163处固定到支撑结构。

长多边形换能器膜160可以具有图3所示的第一表面164，并且可以具有如图4A至图4E所示的第二表面165。在所公开主题的实施方案中，第一表面164和第二表面165中的至少一者可以至少部分地覆盖有导电材料。导电材料可以是金、铜、铝或任何其它合适的导电材料。

图5示出了根据所公开主题的实施方案的超声换能器150的示例长多边形换能器膜160的俯视图。长多边形换能器膜160可以是长形的，使得至少两条边(例如边161a、161b)的长度大于多条边的其它边(例如边161c)的长度。长多边形换能器膜160可以具有纵横比，该纵横比可以是长多边形换能器膜160的最长尺寸与最短尺寸的比。例如，纵横比可以是尺寸200与尺寸202的比。在另一示例中，纵横比可以是尺寸204与尺寸206的比。在所公开主题的一些实施方案中，纵横比可以是1.03:1至2:1、2:1至3:1、3:1至4:1、4:1至5:1或任何其它合适的纵横比。例如，比范围2:1至3:1可以包括2.5:1的这种长多边形换能器膜160的纵横比。在一些实施方案中，纵横比可以是1.03:1至2:1。

图6A至图6H示出了根据所公开主题的实施方案的布置于长多边形换能器膜160的表面的肋(rib)或图案的示例。肋或图案可以以交错的方式布置于长多边形换能器膜的表面，其中肋或图案的各形状均与肋或图案中的相邻形状间隔开预定距离。肋或图案可以通过任何合适的增材或减材工艺形成。肋或图案可以蚀刻到长多边形换能器膜160中。在一些实施方案中，肋或图案可以模制或联接到长多边形换能器膜160。肋或图案可以接合、熔接、焊接、固定(例如利用粘接剂)或者以任何合适的方式联接到长多边形换能器膜160。在一些实施方案中，肋或图案可以通过任何合适的增材或减材工艺与长多边形换能器膜160一体地形成。肋或图案(诸如图6A至图6H中所示的那些，以及图7至图8G中所示的那些)可以具有厚度、轮廓、结构和/或布局，以便增加长多边形换能器膜160的刚度。也就是说，可以使用肋或图案来调节长多边形换能器膜160的刚性(stiffness)和/或刚度(rigidity)，以便改善发射的信号的声输出功率或接收的信号的信噪比。肋或图案的选择可以用于调整长多边形换能器膜160的重量，该重量被调整为使可能干扰产生可用信号的阻尼效应最小化。

图6A示出了矩形图案302，其可以蚀刻到长多边形换能器膜160上，或者可以模制或联接到长多边形换能器膜160。虽然图6A示出了矩形图案302可以在长多边形换能器膜160上沿竖直方向布置，但是矩形图案302可以可选地在长多边形换能器膜160上沿水平方向布置，或者可以沿水平和竖直方向两者布置。

图6B示出了六边形图案304，其可以蚀刻到长多边形换能器膜160上，或者可以模制或联接到长多边形换能器膜160。虽然图6B示出了六边形图案304可以在长多边形换能器膜160上沿竖直方向布置，但是六边形图案304可以可选地在长多边形换能器膜160上沿水平方向布置。

图6C示出了多边形图案306，其可以蚀刻到长多边形换能器膜160上，或者可以模制或联接到长多边形换能器膜160。图6C示出了多边形图案306可以在长多边形换能器膜160上沿竖直方向布置。可选地，多边形图案306可以可选地在长多边形换能器膜160上沿水平方向布置。

图6D示出了圆形图案308，其可以蚀刻到长多边形换能器膜160上，或者可以模制或联接到长多边形换能器膜160。图6D示出了圆形图案308可以在长多边形换能器膜160上沿竖直方向布置。可选地，多边形图案308可以可选地在长多边形换能器膜160上沿水平方向布置。

图6E示出了椭圆形图案310，其可以蚀刻到长多边形换能器膜160上，或者可以模制或联接到长多边形换能器膜160。图6E示出了椭圆形图案310可以在长多边形换能器膜160上沿竖直方向布置。可选地，多边形图案308可以可选地在长多边形换能器膜160上沿水平方向布置。

图6F示出了同心圆图案312，其可以蚀刻到长多边形换能器膜160上，或者可以模制或联接到长多边形换能器膜160。在一些实施方案中，同心线314可以添加到同心圆图案以具有肋状结构，形成蜘蛛网形状的图案，诸如图6G所示。图6H示出了可以由根据所公开主题的实施方案的六边形肋316形成的蜂窝图案。

诸如利用图6A至图6H所示的(以及图7至图8G所示并且以下公开的)肋或图案调整长多边形换能器膜160的刚度可以至少部分地声学匹配操作介质(例如空气)和换能器150，以及帮助换能器150增加信噪比使得换能器150甚至可以从接收的低振幅信号产生可用信号，以增加电声能量转换效率。

图7示出了径向构件316的示例，径向构件316从布置于根据所公开主题的实施方案的长多边形换能器膜160的表面的中心图案314延伸。径向构件316和中心图案314可以通过任何合适的增材或减材工艺形成。径向构件316和中心图案314可以蚀刻到长多边形换能器膜160中。在一些实施方案中，径向构件316和中心图案314可以模制或联接到长多边形换能器膜160。径向构件316和中心图案314可以接合、熔接、焊接、固定(例如利用粘接剂)或以任何合适的方式联接到长多边形换能器膜160。在一些实施方案中，径向构件316和中心图案314可以通过任何合适的增材或减材工艺与长多边形换能器膜160一体地形成。径向构件316和中心图案314可以具有厚度、轮廓、结构和/或布局，以便增加长多边形换能器膜160的刚度。径向构件316可以被选择和配置成至少部分地声学匹配操作介质(例如空气)和换能器150，以及帮助换能器150增加信噪比，使得换能器150甚至可以从接收的低振幅信号产生可用信号。

径向构件316和中心图案314可以以交错的方式布置于长多边形换能器膜160的表面，其中径向构件316和中心图案314的各形状均与径向构件316和中心图案314的相邻形状间隔开预定距离。

图8A至图8G示出了根据所公开主题的实施方案的布置于长多边形换能器膜的肋轮廓的示例截面图。长多边形换能器膜160可以包括在边161之间纵向或水平布置的至少一个肋，其中至少一个肋可以是矩形肋、椭圆形肋、梯形肋、管状肋、C字形肋、D字形肋和V字形肋。截面肋轮廓可以用于图6A至图6H所示的肋和/或图7所示的径向构件。图8A至图8G所示的不同肋轮廓可以为长多边形换能器膜160增加不同水平的结构刚度。也就是说，可以基于长多边形换能器膜160的期望结构刚度来选择肋轮廓。肋轮廓可以被选择和配置成至少部分地声学匹配操作介质(例如空气)和换能器150，以及帮助换能器150增加信噪比，使得换能器150甚至可以从接收的低振幅信号产生可用信号。

图8A示出了矩形肋轮廓400，图8B示出了椭圆形肋轮廓402，图8C示出了C字形肋轮廓404，而图8D示出了D字形肋轮廓406。图8E示出了V字形肋轮廓408，图8F示出了梯形肋轮廓410，而图8G示出了管状肋轮廓412。图8A至图8G所示的肋轮廓可以通过任何合适的增材或减材工艺形成，并且可以增加长多边形换能器膜160的结构刚度。在一些实施方案中，所选择的肋轮廓的类型相比另一类型的肋轮廓可以增加长多边形换能器膜的刚度。

图9示出了根据所公开主题的实施方案的联接到长六边形换能器膜160的顶点162中的一个顶点的导电构件350。导电构件350可以联接到多个顶点162中的至少一个顶点，在该至少一个顶点处，长六边形换能器膜160在附接点163处固定到支撑结构。可以至少部分地使用导电构件350，使得长多边形形状的电活性材料层170和/或长六边形换能器膜160可以将电激励转换成高频振动以产生超声波声发射。

图10示出了根据所公开主题的实施方案的示例换能器阵列。机电换能器阵列可以包括任何数量的超声换能器。超声换能器可以共享共同的材料件作为基板，或者可以使用任何合适数量的单独的材料件，例如，各超声换能器具有其自身的单独的基板材料件。机电换能器阵列的超声换能器可以被分成单元。各单元可以包括由膜或膜部分覆盖的单个超声换能器，或者可以包括多个超声换能器。单元可以是任何合适的形状(任何合适的图案)。单元可以是任何合适的多边形，并且可以以任何合适的图案配置。例如，如图10所示，换能器阵列10可以包括图1A至图2B所示以及以上公开的包括超声换能器的多个装置100。超声换能器可以以任何合适的方式配置，例如以网格图案的方式配置。

出于解释的目的，已经参照具体实施方式说明了前述说明。然而，以上说明性讨论并非旨在穷举或将所公开主题的实施方式限制于所公开的精确形式。鉴于以上教导，许多修改和变型都是可能的。选择和说明实施方式是为了解释所公开主题的实施方式的原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够利用那些实施方式以及可以适合于预期的特定用途的具有各种修改的各种实施方式。