超声波原理

利用高于20KHz的超声波电能通过换能器转换成高频机械振荡而转入到清洗液中。超声波在清洗液中疏密相间地向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播中在负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合（熄灭），这种微小气泡的形成、生长、迅速闭合称为空化现象。在空化现象中气泡闭合时，形成超过1000个大气压的瞬时高压，连续不断产生的瞬时高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物体表面，使物体表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到清洗的目的。这种空化侵蚀作用就是超声波清洗的基本原理。 当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理和或化学的变化，从而产生一系列力学、热、电磁和化学的超声效应，包括以下4种效应：
① 机械效应：超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波流体介质中形成驻波时，悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处，在空间形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时，由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和感生磁化（即电介质物理学所说的磁致伸缩）。
② 空化作用：超声波作用于液体时可产生大量小气泡。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体，甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压，同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷，并在气泡内因放电而产生发光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。
③ 热效应：由于超声波频率高，能量大，被介质吸收时和产生振动或摩擦时能产生显著的热效应。
④ 化学效应：超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢；溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸；染料的水溶液经超声处理后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他有机物质的水溶液经超声处理后，特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收，这表明空化作用使分子结构发生了改变 。 超声波清洗效果及相关参数：
　　 a.清洗介质：
采用超声波清洗，一般有两类清洗剂：有机清洗剂（即化学溶剂）和水基清洗剂。清洗介质是化学作用，而超声波清洗是物理作用，两种作用相结合，以对物体进行充分、彻底的清洗。
　　 b.功率密度：
超声波的功率密度越高，空化效果越强，速度越快，清洗效果越好。单对于精密的、表面光洁度甚高的物体，采用长时间的高功率密度清洗会对物体表面产生“空化”腐蚀。　　
c.超声波频率：
超声波频率越低，在液体中产生空化越容易，作用也越强。频率高则超声波方向性强，适合于精细的物体清洗。　 d.清洗环境：
一般来说，超声波在30℃~40℃时空化效果最好。清洗剂则温度越高，作用越显著。通常实际应用超声波清洗时，采用30℃~60℃的工作温度。