超聲波原理

利用高于20KHz的超聲波電能通過換能器轉換成高頻機械振蕩而轉入到清洗液中。超聲波在清洗液中疏密相間地向前輻射，使液體流動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡，這些氣泡在超聲波縱向傳播中在負壓區(qū)形成、生長，而在正壓區(qū)迅速閉合（熄滅），這種微小氣泡的形成、生長、迅速閉合稱為空化現(xiàn)象。在空化現(xiàn)象中氣泡閉合時，形成超過1000個大氣壓的瞬時高壓，連續(xù)不斷產(chǎn)生的瞬時高壓就象一連串小“爆炸”不斷地沖擊物體表面，使物體表面及縫隙中的污垢迅速剝落，從而達到清洗的目的。這種空化侵蝕作用就是超聲波清洗的基本原理。 當超聲波在介質中傳播時，由于超聲波與介質的相互作用，使介質發(fā)生物理和或化學的變化，從而產(chǎn)生一系列力學、熱、電磁和化學的超聲效應，包括以下4種效應：
① 機械效應：超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質中形成駐波時，懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節(jié)處，在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時，由于超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化（即電介質物理學所說的磁致伸縮）。
② 空化作用：超聲波作用于液體時可產(chǎn)生大量小氣泡。一個原因是液體內(nèi)局部出現(xiàn)拉應力而形成負壓，壓強的降低使原來溶于液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體“撕開”成一空洞，稱為空化。空洞內(nèi)為液體蒸氣或溶于液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質的振動而不斷運動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產(chǎn)生高溫、高壓，同時產(chǎn)生激波。與空化作用相伴隨的內(nèi)摩擦可形成電荷，并在氣泡內(nèi)因放電而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。
③ 熱效應：由于超聲波頻率高，能量大，被介質吸收時和產(chǎn)生振動或摩擦時能產(chǎn)生顯著的熱效應。
④ 化學效應：超聲波的作用可促使發(fā)生或加速某些化學反應。例如純的蒸餾水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生過氧化氫；溶有氮氣的水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生亞硝酸；染料的水溶液經(jīng)超聲處理后會變色或退色。這些現(xiàn)象的發(fā)生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學物質的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質的水溶液經(jīng)超聲處理后，特征吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收，這表明空化作用使分子結構發(fā)生了改變 。 超聲波清洗效果及相關參數(shù)：
　　 a.清洗介質：
采用超聲波清洗，一般有兩類清洗劑：有機清洗劑（即化學溶劑）和水基清洗劑。清洗介質是化學作用，而超聲波清洗是物理作用，兩種作用相結合，以對物體進行充分、徹底的清洗。
　　 b.功率密度：
超聲波的功率密度越高，空化效果越強，速度越快，清洗效果越好。單對于精密的、表面光潔度甚高的物體，采用長時間的高功率密度清洗會對物體表面產(chǎn)生“空化”腐蝕?！　?br/>c.超聲波頻率：
超聲波頻率越低，在液體中產(chǎn)生空化越容易，作用也越強。頻率高則超聲波方向性強，適合于精細的物體清洗?！? d.清洗環(huán)境：
一般來說，超聲波在30℃~40℃時空化效果最好。清洗劑則溫度越高，作用越顯著。通常實際應用超聲波清洗時，采用30℃~60℃的工作溫度。