超聲波清洗是基于超聲波的空化作用，即在清洗液中無數(shù)氣泡快速形成并迅速內(nèi)爆。由此產(chǎn)生的沖擊波將浸沒在清洗液中的工件內(nèi)外表面的污物剝落下來。隨著超聲頻率的提高，氣泡數(shù)量增加而爆破沖擊力減弱，因此，高頻超聲特別適用於小顆粒污垢的清洗。氣泡是在液體中施加高頻（超聲頻率）、高強度的聲波而產(chǎn)生的。因此，任何超聲清洗系統(tǒng)都必須具備三個基本元素：盛放清洗液的槽體、將電能轉(zhuǎn)化為機械能的換能器以及產(chǎn)生高頻電信號的超聲波發(fā)生器。

　　換能器和發(fā)生器
　　超聲清洗系統(tǒng)重要的部分是換能器。常用的一種壓電換能器，由鋯鈦酸鉛或其他陶瓷制成。 將壓電材料放入電壓變化的電場中時，它會發(fā)生變形，這就是所謂的’壓電效應(yīng)’。
　　無論使用何種換能器，通常基本的因素為其產(chǎn)生的空化效應(yīng)的強度。超聲波和其它聲波一樣，是一系列的壓力點，即一種壓縮和膨脹交替的波（如下圖示）。如果聲能足夠強，液體在波的膨脹階段被推開，由此產(chǎn)生氣泡；而在波的壓縮階段，這些氣泡就在液體中瞬間爆裂或內(nèi)爆，產(chǎn)生一種非常有效的沖擊力，特別適用於清洗。這個過程被稱做空化作用。從理論上分析，爆裂的空化泡會產(chǎn)生超過10,000 psi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，這就是所有超聲清洗的特點。
　　如果超聲能量足夠大，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)域的液體壓力低於該氣泡內(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，以便進行超聲清洗。
　　超聲波頻率
　　當工作頻率很低（在人的聽覺范圍內(nèi)）就會產(chǎn)生噪音。當頻率低於20kHz時，在需要高功率去除污垢的應(yīng)用中，通常選擇從20kHz到30kHz范圍內(nèi)的較低清洗頻率。該頻率范圍內(nèi)的清洗頻率常常被用於清洗大型、重型零件或高密度材料的工件。 高頻通常被用於清洗較小、較精密的零件，或清除微小顆粒。使用高頻可從幾個方面改善清洗性能。隨著頻率的增加，空化泡的數(shù)量呈線形增加，從而產(chǎn)生更多更密集的沖擊波使其能進入到更小的縫隙中。如果功率保持不變，空化泡變小，其釋放的能量相應(yīng)減少，這樣有效地減小了對工件表面的損傷。
　　超聲波清洗原理圖示
　　清洗是指清除工件表面上液體和固體的污染物，使工件表面達到一定的潔凈程度。清洗過程是清洗介質(zhì)、污染物、工件表面三者之間的相互作用，是一種復(fù)雜的物理、化學(xué)作用的過程。清洗不僅與污染物的性質(zhì)、種類、形態(tài)以及粘附的程度有關(guān)、與清洗介質(zhì)的理化性質(zhì)、清洗性能、工件的材質(zhì)、表面狀態(tài)有關(guān)、還與清洗的條件如溫度、壓力以及附加的超聲振動、機械外力等因素有關(guān)。因此，選擇科學(xué)合理的清洗工藝，必須進行工藝分析。