超聲波清洗是基于超聲波的空化作用,即在清洗液中無數(shù)氣泡快速形成并迅速內(nèi)爆。由此產(chǎn)生的沖擊波將浸沒在清洗液中的工件內(nèi)外表面的污物剝落下來。隨著超聲頻率的提高,氣泡數(shù)星增加而爆破沖擊力減弱,因此,高頻超聲特別適用於小顆粒污垢的清洗。氣泡是在液體中施加高頻(超聲頻率)、高強度的聲波而產(chǎn)生的。因此，任何超聲清洗系統(tǒng)都必須具備三個基本元素:盛放清洗液的槽體、將電能轉(zhuǎn)化為機械能的換能器以及產(chǎn)生高頻電信號的超聲波發(fā)生器。

超聲清洗系統(tǒng)最重要的部分是換能器。常用的一種壓電換能器,由鋯鈦酸鉛或其他陶瓷制成。將壓電材料放入電壓變化的電場中時，它會發(fā)生變形,這就是所謂的’壓電效應(yīng)’。

如果聲能足夠強,液體在波的膨脹階段被推開,由此產(chǎn)生氣泡;而在波的壓縮階段,這些氣泡就在液體中瞬間爆裂或內(nèi)爆,產(chǎn)生一種非常有效的沖擊力,特別適用於清洗。這個過程被稱做空化作用。從理論上分析,爆裂的空化泡會產(chǎn)生超過10,000 psi的壓力和20,000。F(11,000。C)的高溫,并在其展裂的瞬間沖擊波會迅速向外輻射。單個空化泡所釋放的能量很小,但每秒鐘內(nèi)有幾百萬的空化泡同時爆裂,累計起來的效果將是非常強烈的,產(chǎn)生的強大的沖擊力將工件表面的污物剝落,這就是所有超聲清洗的特點。

如果超聲能量足夠大,空化現(xiàn)象會在清洗液各處產(chǎn)生,所以超聲波能夠有效清洗微小的裂縫和孔?？栈饔靡泊龠M了化學反應(yīng)并加速了表面膜的溶解。

然而只有在某區(qū)域的液體壓力低於該氣泡內(nèi)氣體壓力時才會在該區(qū)域產(chǎn)生空化現(xiàn)象,故由換能器產(chǎn)生的超聲波振幅足夠大時才能滿足這一條件。產(chǎn)生空化所需的最小功率被稱做空化臨界點。不同的液體存在不同的空化臨界點,故超聲波能星必須超過該臨界點財能達到清洗效果。也就是說,只有能星超過臨界點才能產(chǎn)生空化泡,以便進行超聲清洗。