超聲波均質(zhì)機是利用超聲波在液體中的空化作用及其他物理作用來達到均質(zhì)效果的。超聲波是一種機械振動在媒質(zhì)中的傳播過程，具有聚束、定向、反射和透射等特性，它在媒質(zhì)中主要產(chǎn)生2種形式的振動即橫波和縱波，前者只能在固體中產(chǎn)生，而后者可在固、液、氣體中產(chǎn)生。
空化作用是指在超聲波作用下，液體在強度較弱的地方產(chǎn)生空穴即小氣泡，小氣泡隨超聲脈動，在一個聲周期內(nèi)，空穴會塌陷。超聲空化還會產(chǎn)生強烈的機械作用，在固體界面附近產(chǎn)生快速射流或聲沖流，在液體中產(chǎn)生強大的沖擊波。物理作用指的是超聲波可在液體中形成有效的攪動與流動破壞介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、粉碎液體中的顆粒，主要是液體間碰撞、微相流和沖擊波導(dǎo)致顆粒表面形態(tài)變化。
從理論上分析，爆裂的空化泡會產(chǎn)生超過10,000psi的壓力和20,000°F（11,000°C）的高溫，并在其爆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，這就是所有超聲波清洗的特點。
如果超聲波能量足夠大，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。空化作用也促進了化學(xué)反應(yīng)并加速了表面膜的溶解。然而只有在某區(qū)域的液體壓力低于該氣泡內(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，故超聲波能量必須超過該臨界點才能達到清洗效果。也就是說，只有能量超過臨界點才能產(chǎn)生空化泡，以便進行超聲波清洗。
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