超聲波是一種機械振動在媒質中的傳播過程，具有聚束、定向、反射和透射等特性，它在媒質中主要產生2種形式的振動即橫波和縱波，前者只能在固體中產生，而后者可在固、液、氣體中產生。
超聲波均質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效果的。
使用超聲波均質機的目的是減少液體中的小顆粒的數量，以改善液體的均勻性和穩定性。這些顆粒可以是固體或液體，減小顆粒的平均直徑，增加單個顆粒的數量，導致顆粒間的距離減少，表面積增加。顆粒的表面積和平均顆粒間距可以影響液體的流變性。如果液體中顆粒的比重有差異，混合物的均勻性就會影響分散體的穩定性。如果大多數顆粒的大小相似，在沉降或上升過程中團聚的傾向就會減少，因為相似的顆粒有相似的上升或沉降的速度。
超聲波均質化是降低軟硬顆粒有效的方法，均質化是以空化為基礎的。當液體接觸到強烈的超聲波振動時，聲波會在液體中傳播，導致交替產生高低壓循環。在低壓循環期間，隨著液體蒸汽壓力的升高，會在液體中產生高強度的小真空氣泡。當氣泡達到一定的大小時，會在高壓循環期間會劇烈的崩潰。在這種內爆過程中，局部高壓會產生高速液體射流。產生的電流和動蕩擾亂顆粒團聚，并導粒子個顆粒之間的劇烈碰撞。
超聲波均質機的一個主要優點是液體接觸部分相對較少，這有效的減少了摩擦磨損和清潔時間。只有兩個接觸液體的部分，超聲波振動頭和罐體。兩者都是簡單的幾何圖形，都沒有隱藏的小孔。超聲波振幅和壓力對空化效果有影響力的參數。振幅大小約為1至200微米，可以承受液體的壓力范圍從0到500psig。由于兩個參數廣泛的調節范圍，可以實現非常好的空化效果。
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