CN110291580B - 多元件弯曲换能器以及有关的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供弯曲模式换能器，其包括由高密度材料制成的衬底，所述衬底具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面。在所述衬底的第一表面上提供压电层，并且在所述压电层上提供至少一个经图案化的电极。装配块在所述至少一个经图案化的电极上。在与所述至少一个经图案化的电极远离的衬底的第一表面上提供至少一个电接触点。还提供了有关的设备和方法。

Description

多元件弯曲换能器以及有关的方法和设备
优先权要求。
本申请对2017年2月21日提交的、题为“Multi-element Bending Transducersand Related Methods and Devices”（代理案号170084-00008）的序列号为62/461,610的美国临时申请要求优先权，所述申请的内容由此通过引用被并入本文中，如同以其全部被阐明那样。
相关申请的交叉引用
本申请与2016年12月9日提交的、题为“Thickness Mode Transducers andRelated Devices and Methods”（代理案号170084-00003）的序列号为15/374,044的美国申请以及2016年12月9日提交的、题为“Thickness-Planar Mode Transducers andRelated Devices”（代理案号170084-00004）的序列号为15/374,129的美国申请有关，所述申请的公开内容由此通过引用被并入本文中，如同以其全部被阐明那样。
技术领域
本发明概念一般地涉及换能器，并且更具体地涉及超声换能器以及有关的方法和设备。
背景技术
超声换能器、例如超声气体换能器优选地包括小但精确定尺寸的压电部件，以便以低材料成本来提供高度的零件到零件可重复性。常规的设备制造起来非常昂贵，并且具有不合期望的零件到零件可变性，其典型地需要匹配换能器对以用于超声飞行时间流测量。
一些常规的设备使用具有限定谐振频率的厚度的圆柱形压电部件，其结合一个或两个声学匹配层。因而，元件厚度针对以170kHz的频率的操作将近似为7.00 mm，并且针对以400kHz的频率的操作为3.00 mm。制造具有该大小和形状的被精确定尺寸的压电圆柱体可能非常昂贵，因为圆柱体的面在烧制之后必须经机器加工。
此外，在利用常规途径的情况下，在外壳内换能器的不一致的装配可能是问题，其中压电部件被封装在围封中以提供机械支撑以及某个程度的振动阻尼。封装过程可能是不一致的，可能需要长的固化时间，并且可能是劳动力密集型的，从而可能地导致在换能器行为中的可变性以及较高的制造成本。
利用在气流和声速测量方面的常规途径已经观察到的另一问题是压电换能器的声学阻抗与甲烷和其它气体的声学阻抗相比非常高，因而通常需要使用中间阻抗声学匹配层来增大传输效率。声学匹配层可能难以制造，并且在声学性质方面可能具有显著的零件到零件变化，从而增加换能器性能的可变性。
弯曲模式换能器的有效声学阻抗典型地低于厚度模式换能器的有效声学阻抗，因此可能不需要匹配层。然而，弯曲模式换能器通常使用粘合性结合的压电层以及衬底，并且对于这些部分之间的小对准误差是灵敏的，从而可能地导致在换能器谐振频率和声学输出方面不合期望的可变性。
单个弯曲元件换能器的声学输出与其面积成比例，它随着其谐振频率增大并且随着厚度减小而降低，但是对于利用紧凑型流管的超声飞行时间测量而言可能需要高频率，并且对于向气体的更高效的声学传输而言低厚度是合期望的。单元件弯曲模式换能器的结果得到的小面积导致低声学输出、不合期望的宽声学射束宽度和低灵敏度。
此外，存在对于以下的需要：制成与压电部件的电连接。常规的设备典型地使用经焊接的导线。然而，经焊接的导线可能是不可靠的并且可引起增大的零件到零件可变性，因为焊料的质量和安置可能被拙劣地控制，并且对换能器振动行为可具有显著影响。在高频率下，压电部件的尺寸减小，并且这些问题一般变得更严重。
发明内容
本发明概念的一些实施例提供弯曲模式换能器，其包括：衬底，所述衬底具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面；在所述衬底的第一表面上的压电层；在所述压电层上的至少一个经图案化的电极；在所述至少一个经图案化的电极上的装配块；以及在所述至少一个经图案化的电极上的至少两个电接触点。
在另外的实施例中，可以在衬底和/或装配块上提供对准特征，以促进在制造过程期间的对准。在某些实施例中，所述对准特征可以包括在衬底和/或装配块中的多个孔和槽。
在仍另外的实施例中，所述衬底可以包括不锈钢，并且可以具有从大约10μm到大约500μm的厚度。
在一些实施例中，所述装配块可以包括陶瓷材料和电绝缘材料之一。
在另外的实施例中，可以在衬底的第二表面上提供声学匹配层。
在仍另外的实施例中，所述压电层可以包括PZT材料，并且所述压电层可以具有从大约20μm到大约1000μm的厚度。
在一些实施例中，所述至少一个经图案化的电极可以包括多个经图案化的电极。
在另外的实施例中，所述换能器可以是被配置用于气量计、水量计和热量计之一的超声换能器。
本发明概念的仍另外的实施例提供包括至少一个换能器的设备，并且所述至少一个换能器包括衬底，所述衬底具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面；在所述衬底的第一表面上的压电层；在所述压电层上的至少一个经图案化的电极；在所述至少一个经图案化的电极上的装配块；以及在所述至少一个经图案化的电极上的至少两个电接触点。
本发明概念的一些实施例提供用于制造换能器的方法，所述方法包括：提供包括高密度材料的衬底，所述衬底具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面；将压电层和电极结合到衬底的第一表面；使电极图案化以在压电层上提供至少一个经图案化的电极；以及将装配块结合到压电层以及所述至少一个经图案化的电极。
在另外的实施例中，使电极图案化可以包括通过使用激光烧蚀过程来使电极图案化。
在仍另外的实施例中，所述电极可以包括金、镍和银中之一。
在一些实施例中，将压电层和电极结合此外包括：将粘合剂施加到衬底和/或压电层的表面；将所述衬底以及包括所述至少一个经图案化的电极的压电层压缩在一起；以及使粘合剂固化使得所述衬底和压电层被结合。
在另外的实施例中，固化可以包括在热和压力下使粘合剂固化。
在仍另外的实施例中，固化可以继之以：通过使用衬底和/或装配块上的对准特征来对准衬底与装配块，以促进在结合过程期间的对准。
在一些实施例中，所述对准特征可以包括在衬底和/或压电层中的多个孔和槽。
在另外的实施例中，可以通过对衬底进行分区来分离换能器。
在仍另外的实施例中，分离可以此外包括在连接片（tab）上切割衬底；以及沿着激光切割划线来断开装配块。
在一些实施例中，所述装配块可以包括陶瓷材料和电绝缘材料之一。
附图说明
图1A是一图解，其图示了根据本发明概念的一些实施例的多元件弯曲模式换能器的平面视图的横截面。
图1B是图1A的换能器沿着线A-A’的横截面。
图2是一流程图，其图示了根据本发明概念的一些实施例的换能器制造中的处理步骤。
图3A和图3B是根据本发明概念的一些实施例的单元件弯曲模式换能器的模拟。
图4是一图表，其图示了根据本发明概念的一些实施例的针对具有和没有匹配层的实施例的频率相对于速度。
图5是根据本发明概念的一些实施例的在已经被激光图案化之后被结合到不锈钢衬底的单个压电层的照片的图解。
图6是根据本发明概念的一些实施例的在已经被激光图案化之后的压电层的照片的图解。
图7是根据本发明概念的一些实施例的被结合到不锈钢衬底和装配块并且随后被分离成单个换能器的压电层的照片。
图8和9分别是换能器装配和传送接收测试固定装置的照片的图解。
图10是一表，其比较根据本发明概念的实施例的换能器和常规换能器的参数。
图11和12是图示了根据本发明概念的一些实施例的电阻抗频谱和示波器迹线的图表，其示出了换能器的振动计运动、声学输出和传送-接收突发响应。
图13和14是图表，其图示了根据本发明概念的一些实施例的换能器的麦克风响应。
图15是一框图，其图示了包括根据本发明概念的实施例的换能器的示例气量计。
具体实施方式
将在下文中参照附图更充分地描述本发明概念，在所述附图中示出了发明概念的实施例。然而，本发明概念可以用许多可替换的形式被具体化并且不应当被解释为受限于本文中所阐明的实施例。
因此，虽然发明概念易于进行各种修改和可替换形式，但是其特定实施例作为示例在附图中被示出并且将在本文中被详细描述。然而，应当理解的是，没有意图将发明概念限制到所公开的特定形式，而是相反地，本发明的概念是要覆盖落入如通过权利要求书所限定的发明概念的精神和范围内的所有修改、等同物和可替换方案。同样的标号贯穿对各图的描述指代同样的元素。
本文中使用的术语仅仅用于描述特定实施例的目的，并且不意图成为本发明概念的限制。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文另行清楚地指示。此外将理解到，术语“包括”、“包括着”、“包括有”和/或“包括有着”当在本说明书中被使用的时候指定所阐明的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。此外，当一元件被称为“响应于”或“连接到”另一元件的时候，它可以直接响应于或连接到所述另一元件，或可存在居间元件。相比之下，当元件被称为“直接响应于”或“直接连接到”另一元件的时候，没有任何居间元件存在。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中一个或多个的任何或全部组合，并且可以被缩略为“/”。
除非另行定义，否则本文中使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本发明概念所属于的领域中的普通技术人员所通常理解的相同的含义。此外将理解到，本文中使用的术语应当被解释为具有与其在本说明书以及相关领域的上下文中的含义相一致的含义，并且将不以理想化或过度形式化的意义被解释，除非在本文中明确地这样定义。
将理解到，尽管术语第一、第二等等可以在本文中用于描述各种元素，但是这些元素不应受这些术语限制。这些术语仅仅用于区分一个元素与另一个。例如，在不偏离本公开内容的教导的情况下，第一元素可以被称为第二元素，并且类似地，第二元素可以被称为第一元素。尽管图解中的一些在通信路径上包括箭头以示出通信的主方向，但是要理解的是，通信可以发生在与所描绘的箭头相反的方向上。
如在本发明概念的背景中所讨论的，可能需要对超声换能器的改进以提供更可靠的不太昂贵的设备。因此，本发明概念的一些实施例提供一种用于超声飞行时间流测量的多元件弯曲模式换能器。如将在本文中讨论的，在一些实施例中，多个弯曲换能器元件并行地运作以增大换能器的声学输出。所述换能器可以包括衬底板材、具有经激光图案化的电极的压电层以及刚性装配块，所述刚性装配块包含与经激光图案化的电极相配准的多个孔口。在一些实施例中，经图案化的电极可以包括用于驱动换能器的电接触部，并且这些电接触点可以位于远离当施加电驱动的时候移动的换能器部分。因而，本发明概念的实施例可以允许通过使用在装配块上的导电轨进行精确受控制的、低成本的制造和便利的电接触部，如将在下面关于图1直到图15进一步讨论的。
现在参考图1，将讨论根据本发明概念的一些实施例的多元件弯曲模式换能器105的平面视图的横截面。如图1A中所图示的，多元件弯曲模式换能器105包括在衬底100上的压电层140和多个电接触点120。压电层140可以包括如所示出的多个弯曲换能器元件/电极110，并且可以在其上提供装配块130。电极可以例如是金、镍和银之一。在一些实施例中，衬底100可以是不锈钢衬底，然而，本发明概念的实施例可以不被限制到该配置。例如，衬底100可以是铝、钛、或黄铜，而不偏离本发明概念的范围。在一些实施例中，所述衬底可以具有从大约25μm到大约500μm的厚度。在一些实施例中，衬底100的厚度可以是大约40μm。
压电层140可以包括如下材料：所述材料当它们被置于机械应力下的时候产生电流。例如，压电层140可以包括锆钛酸铅(Pb[Zr(x)Ti(1-x)]O3)(PZT)。PZT是世界上最广泛使用的压电陶瓷材料之一。然而，本发明概念的实施例不被限制到PZT。压电芯片/层可以在衬底100上具有7.0 mm的长度、8.0 mm的宽度和0.1 mm（100μm）的厚度。此外将理解到，如本文中使用的，“压电层”一般是指由压电材料制成的任何层，例如在不偏离本发明概念的范围的情况下，压电层可以是一个或多个压电铺块、芯片、元件等等。
在一些实施例中，装配块130可以具有0.5 mm到10.0 mm的厚度。在一些实施例中，装配块可以是2.0 mm厚。装配块130可以是陶瓷材料，例如氧化铝或玻璃陶瓷，或适合供本文中讨论的实施例使用的任何陶瓷材料。在一些实施例中，装配块130可以包括导电过孔或孔口，以允许与经图案化的电极的电接触。
尽管没有在图1A中被图示，但是本发明概念的一些实施例在换能器的前板上包括声学匹配层（参见图3A）。声学匹配层用于改进在高声学阻抗声学元件（PZT，阻抗Z 1 ）与低声学阻抗介质（气体，阻抗Z 3 ）之间的声学传输效率。材料的声学阻抗被定义为密度和声速的乘积。
在单个匹配层的情况中，理想的匹配层声学阻抗Z 2 是换能器和气体声学阻抗的几何平均数：
等式(1)
材料 声学阻抗（kg/m2.s）
PZT 5A 34×106
甲烷(1atm，20C) 300
匹配层（理想的） 1×105
表1。
材料的声学阻抗等于材料中的声速与材料密度的乘积。为了获得如表1中所列的低声学阻抗匹配层，典型地需要由具有非常低的声速与低密度的固体材料所组成的匹配层。然而，通常，合适的材料不是自然出现的，而是必须利用特殊的制造过程来被构造。例如，中空玻璃微球在环氧树脂中的悬浮在一些常规的换能中被使用，使用玻璃和树脂微球的匹配层例如在专利号为4,523,122的美国专利中被讨论，并且使用干燥胶体材料的匹配层在例如专利号为6,989,625的美国专利中被讨论，所述专利的公开内容通过引用被并入在本文中，如同以其全部被阐明那样。在一些实施例中，声学匹配层可以是具有大约0.6mm的厚度的过滤膜。本发明概念的实施例可以使用任何声学匹配层而不偏离本发明概念的范围。在下面将进一步讨论具有和没有声学匹配层的实施例。
如关于本文中的实施例所讨论的换能器105已经被构造有多个设计特征，用于使能实现低成本、可重复的制造和大输出面积，以解决以上关于常规设备所讨论的问题。例如，根据本发明概念的一些实施例的换能器可以包括在压电层上的经激光图案化的电极、在换能器的一面上的装配块130以及装配块的可选金属化，以提供可替换的电接触部。
特别地，在压电层上的经激光图案化的电极可以包括在单个衬底100上的多个弯曲换能器110。通过使换能器的前面电隔离，可以提供差分驱动。在一些实施例中，经图案化的电极可具有中央区和围绕的环形区，所述中央和环形区与彼此电隔离。压电层上与衬底接触的该侧上的电极可以与经图案化的电极电隔离。
根据本文中讨论的实施例的换能器对于压电层与衬底100的横向对准可具有降低的灵敏度。如图1A中所图示的，电接触部120可以位于远离换能器的移动部分处，从而允许与例如经焊接的导线、引脚或柔性电路电接触，并且降低电接触部对换能器振动行为的影响。
在前面上的衬底100可以提供换能器的平坦前部分，该平坦前部分可以允许声学脉冲的增大的反射，以允许根据换能器的脉冲回波响应的声速确定。在一些实施例中，装配块可以被金属化以提供电接触部，例如在不偏离本发明概念的范围的情况下，装配块可以是陶瓷印刷电路板（PCB）。
参考图1B，将讨论跨线A-A'的横截面。如图1B中所图示的，换能器元件110被定位在衬底100上的电接触点120之间。如以上讨论的，电接触点120可以位于远离换能器的移动部分，从而允许与例如经焊接的导线、引脚或柔性电路电接触，并且降低电接触部对换能器振动行为的影响。
现在参考图2，将讨论一流程图，其图示了根据本发明概念的一些实施例的多元件弯曲换能器的制造中的处理步骤。如图2中所图示的，操作在框200处通过提供衬底而开始。如以上讨论的，在一些实施例中，衬底200可以是不锈钢经蚀刻的衬底，例如由CTS公司制造的PZT等级的3221 HD。然而，本发明概念的实施例不被限制到该配置。操作继续进行到框210，其中压电层被结合到衬底。在一些实施例中，压电层包括一个或多个压电陶瓷铺块，其具有大约7.0×8.0×0.1mm的尺寸并且被结合到不锈钢经蚀刻的衬底。在一些实施例中，压电陶瓷铺块和电极、例如1.2μm的经蒸发的金电极二者被结合到衬底。铺块和电极可以通过对于本领域技术人员而言已知的任何手段而被结合到衬底。在一些实施例中，未经填充的2部分经热固化的环氧树脂可以用于将铺块和电极结合到衬底。例如，树脂可以是由EpoxyTechnology公司提供的Epotek 353-NDT。
在固化过程期间，机械对准固定装置可以用于对压电铺块进行对准和压缩（框220）。一旦结合部被充分固化，铺块就可以被图案化（框230）。例如，在一些实施例中，激光烧蚀可以用于对电极进行图案化。在一些实施例中，所述衬底包括对准构件，以促进在图案化过程期间的对准。例如，在一些实施例中，所述衬底可以包括诸如凹口、槽或孔之类的特征，用于促进对准。经图案化的结构然后可以通过使用粘合剂、例如以上讨论的环氧树脂来被结合到装配块（框240）。如以上所讨论的，装配块可以是适合于根据本文中所讨论的实施例来使用的任何类型的电绝缘材料。将理解到，装配块和衬底二者可以包含对准/位置特征，用于提供在结合期间的对准。
在结构被结合之后，换能器可以被切单（分离）（框250）。在一些实施例中，换能器可以通过如下来被切单：沿着激光切割划线来切割衬底连接片并且使装配块断开。然而，将理解到，本发明概念的实施例不被限制到该配置。
现在参考图3A和3B，将讨论单元件弯曲模式换能器的轴对称模拟。在图3A和3B中模拟的换能器被提供在玻璃陶瓷装配块上，其中具有可选的声学匹配层。注意到，通过针对本发明概念的实施例的匹配层所提供的益处（增大的速度因子）小于在常规厚度模式换能器情况下的。
首先参考图3A，在单元件弯曲模式换能器的轴对称模拟中，阴影指示所施加的电压，浅灰（A）图示了+5V，并且深灰（B）图示了-5V。图3B图示了轴向速度，其中深灰（C）是静止的，并且浅灰（D）是向下移动的。图4图示了速度相对于频率的图表，其示出了在具有（上部迹线）和没有（下部迹线）可选匹配层的情况下的模拟。
图5直到图7的图像的图解图示了在根据本文中所讨论的一些实施例的换能器制造中的各种处理步骤。例如，图5和6图示了被结合到不锈钢衬底并且随后被激光图案化的PZT芯片（7x8x0.1mm）。如在图5中的单个元件的放大视图中所清楚图示的，在侧边处的正方形空间图示了如以上讨论的电接触点520。这些电接触点520可以包括用于连接换能器、例如弹簧接触部或金属化轨道以制成电接触部的构件。图7进一步图示了被结合到PZT衬底组装件并且随后被切单的装配块。
根据本文中所讨论的一些实施例来执行测试以确认性能。图8和图9图示了换能器装配（图8）中的并且被包括在传送和接收测试固定装置（图9）中的换能器的机械定位。测试的细节现在将被讨论并且在图10的表中以及在图11-图14的图表中被图示。根据本发明概念的实施例的换能器被装配到测试固定装置（图9），该测试固定装置经由弹簧探针（RS库存号261-5092）进行电接触，该弹簧探针在远离换能器振动部分的电极接触区域中接触。通过使用电阻抗分析器（由Agilent提供的4294A精密阻抗分析器）、跨从1.0到500kHz的频率范围而测量电阻抗。通过使用单点激光振动计（具有由Polytec GmbH提供的OFV-5000控制器的OFV-505振动计头）来测量换能器对10Vpp、16循环正弦波突发的速度响应。通过使用超声电容式麦克风（Avisoft Bioacoustics e.K.型号CM16/CMPA40-5V）来测量响应于5Vpp正弦波、16循环突发的声学输出。传输距离是15cm（在低频换能器的情况中）以及8.5cm（在高频换能器的情况中）。在麦克风前置放大器上的增益设置对于低频测试被设置成最小值，并且对于高频测试被设置成中间值（增益控制旋转180度）。通过如下来测量传送-接收性能：选择通过丙烯酸管（图9）连接的一对换能器，该丙烯酸管内径（ID）是18mm并且长度是15cm（针对低频测试）并且长度是8.5cm（针对高频测试）。数字示波器用于捕获来自激光振动计、超声麦克风和换能器传送-接收测试的输出。
图10中的表图示了常规换能器与根据本文中所讨论的一些实施例的换能器、例如低频和高频多元件弯曲模式换能器的比较。尽管速度响应在低频（LF）弯曲模式换能器中是鼓舞人心的，但是麦克风信号比电流传感器弱，并且传送-接收灵敏度显著更低。高频（HF）弯曲模式换能器表现得更坏（注意到麦克风信号与较低频测量不直接可比，其由于改变的麦克风放大器增益设置所致）。然而可能有可能的是，通过对粘合性结合过程的经改进的控制而改进弯曲模式换能器的性能。
特别地，图11和图12是图示了电阻抗频谱和示波器迹线的图表，其示出了振动计运动、声学输出和传送-接收突发响应。图11图示了针对低频换能器（设备11763A）的电阻抗频谱，并且图12图示了针对高频换能器（设备11757A）的电阻抗频谱。图13和图14是图示了根据本发明概念的实施例的麦克风响应的图表。在图13中，上部迹线图示了低频换能器的驱动信号，并且下部迹线图示了低频换能器、设备A11761C的麦克风输出。在图14中，上部迹线图示了低频换能器的驱动信号，并且下部迹线图示了低频换能器、设备A11763A和A11763C的接收换能器输出。
根据本文中所讨论的实施例的换能器可以在适用于这样的换能器的任何设备中被使用。例如，这些换能器可被使用在水量计、气量计等等中。作为示例，换能器可以被使用在如图15中所图示的气量计中。如本文中所图示的，气量计1500包括三个换能器。换能器1（上游）和换能器2（下游）可以用于测量沿着流管1510在正向和反向方向上的超声信号的飞行时间。气量计1500还可以被配置成通过使用分离的声音测量来补偿气体性质和条件，所述分离的声音测量使用换能器3。
将理解到，提供图15仅仅用于示例，并且本发明概念的实施例不被限制到该配置。如本文中所讨论的换能器可以被使用在许多不同的设备中，而不偏离本发明概念的范围。
如以上简要讨论的，本发明概念的一些实施例提供多元件弯曲换能器，所述多元件弯曲换能器与常规途径相比可提供成本优势，但是提供等同或优越的性能。本文中所讨论的实施例已经在低频下被更好地执行。使用较低运作频率的单元件弯曲模式换能器对于其中需要长传输长度的一些应用（例如在大直径管道中的流测量）而言可能是令人感兴趣的。
以上参考系统和设备的框图和/或流程图图示而描述了示例实施例。在框中所注解的功能/动作可以不按流程图中所注解的次序而发生。例如，接连示出的两个框事实上可以大体上并发地被执行，或者这些框可以有时以相反的次序被执行，其取决于所涉及的功能性/动作。此外，流程图和/或框图的给定框的功能性可以被分离到多个框中，和/或流程图和/或框图的两个或更多框的功能性可以至少部分地被集成。
在附图和说明书中，已经公开有本发明概念的示例性实施例。然而，在实质上不偏离本发明概念的原理的情况下，可以对这些实施例做出许多变型和修改。因此，尽管使用特定的术语，但是它们仅仅在一般性和描述性意义上被使用并且不用于限制目的，本发明概念的范围通过以下权利要求来被限定。

Claims (18)

1.一种弯曲模式换能器，包括：
衬底，所述衬底具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面；
在所述衬底的第一表面上的压电层，其中所述压电层包括PZT材料，并且其中所述压电层具有从20μm到1000μm的厚度；
在所述压电层上的至少一个经图案化的电极；
在所述至少一个经图案化的电极上的装配块，所述装配块的厚度为0.5mm至10.0mm；以及
在所述至少一个经图案化的电极上的至少两个电接触点。
2.根据权利要求1所述的换能器，此外在衬底和/或装配块上包括对准特征，以促进在制造过程期间的对准。
3.根据权利要求2所述的换能器，其中所述对准特征包括在衬底和/或装配块中的多个孔和槽。
4.根据权利要求1所述的换能器，其中所述衬底包括不锈钢，并且具有从10μm到500μm的厚度。
5.根据权利要求1所述的换能器，其中所述装配块包括陶瓷材料和电绝缘材料之一。
6.根据权利要求1所述的换能器，此外在所述衬底的第二面上包括声学匹配层。
7.根据权利要求1所述的换能器，其中所述至少一个经图案化的电极包括多个经图案化的电极。
8.根据权利要求1所述的换能器，其中所述换能器是被配置用于气量计、水量计和热量计之一的超声换能器。
9.一种弯曲模式的设备，包括：
至少一个换能器，所述至少一个换能器包括：
衬底，所述衬底具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面；
在所述衬底的第一表面上的压电层，其中所述压电层包括PZT材料，并且其中所述压电层具有从20μm到1000μm的厚度；
在所述压电层上的至少一个经图案化的电极；
在所述至少一个经图案化的电极上的装配块，所述装配块的厚度为0.5mm至10.0mm；以及
在所述至少一个经图案化的电极上的至少两个电接触点。
10.一种用于制造弯曲模式换能器的方法，包括：
提供包括高密度材料的衬底，所述衬底具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面；
将压电层和电极结合到所述衬底的第一表面；
使用激光烧蚀过程来使电极图案化以在压电层上提供至少一个经图案化的电极；以及
将装配块结合到压电层以及所述至少一个经图案化的电极，所述装配块的厚度为0.5mm至10.0mm。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述电极包括金、镍和银之一。
12.根据权利要求10所述的方法，其中将压电层和电极结合此外包括：
将粘合剂施加到衬底和/或压电层的表面；
将所述衬底以及包括所述至少一个经图案化的电极的压电层压缩在一起；以及
使粘合剂固化使得所述衬底和压电层被结合。
13.根据权利要求12所述的方法，其中固化包括在热和压力下使粘合剂固化。
14.根据权利要求12所述的方法，其中固化继之以通过使用在衬底和/或装配块上的对准特征来对准所述衬底与装配块，以促进在结合过程期间的对准。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述对准特征包括在衬底和/或压电层中的多个孔和槽。
16.根据权利要求15所述的方法，此外包括通过对衬底进行分区来分离换能器。
17.根据权利要求16所述的方法，其中分离此外包括：
在连接片上切割衬底；以及
沿着激光切割划线来断开装配块。
18.根据权利要求10所述的方法，其中所述装配块包括陶瓷材料和电绝缘材料之一。
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