在超聲清洗中，換能器將電源所提供的電能轉變爲超聲機械振動，並將此振動傳到清洗液中。當液體中有聲波傳播時，會産生空化現象，空化核在周圍産生上千個大氣壓，破壞不溶性汙物而使它們分散于清洗液中。蒸汽型空化對汙層的直接反複沖擊，一方面破壞汙物與清洗件表面的吸附，另一方面也會引起汙物層的破壞而脫離。氣體型氣泡的振動能對固體表面進行擦洗，汙層一旦有縫可鑽，氣泡還能“鑽入”裂縫中做振動，使汙層脫落。由于超聲空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化。當固體粒子被油汙裹著而黏附在清洗件表面時，油被乳化，固體粒子即脫離。

聲流和輻射壓是大振幅波在媒質中傳播時産生的非線性現象。空化氣泡在振蕩過程中會使液體媒質本身産生一種環流，即所謂聲流。它可使振動氣泡表面處存在很高的速度梯度和黏滯應力，促使清洗件表面汙物的破壞和脫落。超聲空化在固體和液體界面上所産生的高速微射流能夠除去或削弱邊界汙層，腐蝕固體表面，增加攪拌作用，加速可溶性汙物的溶解，強化化學清洗劑的清洗作用。大振幅波在媒質中傳播使聲場中的物體受到一個力的作用，這個力稱爲輻射力，對清洗也起到一定作用。此外，超聲振動在清洗液中引起質點很大的振動速度和加速度，亦使清洗件表面的汙物受到頻繁而激烈的沖擊。

上述作用机理可以简述为：当超声在清洗液中传播时，会产生空化、辐射压、声流等物理效应，这些效应对污物有机械剥落作用，同时能促进清洗液与污物的化学反应，其中空化效应在超聲清洗中起主要作用

由上述超聲清洗原理可知，超聲清洗有其显著的特点。凡是液体浸到、空化产生的地方都有清洗作用，不受清洗件表面复杂形状的限制，如精密零部件表面的空穴、凹槽、狭缝和深孔、微孔都能得到清洗，而这些部位用一般刷洗方法是不能清洗干净的；在某些场合可以用水剂代替油或有机溶剂进行清洗，或降低酸或碱的浓度清洗，减少环境污染；易于实现遥控或自动化等。所以，超聲清洗能提高清洗速度、清洗质量、降低劳动强度，可减小人们直接接触有害清洗液。鉴于以上优点，这项技术在工业上已得到广泛应用，并在不断发展。

对声吸收较大的材料，如棉纱织物、橡胶和泡沫塑料等，超聲清洗的效果较差。

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