超聲波清洗機(jī)的超聲原理簡述

【導(dǎo)讀】：實驗室難免會有一些大不同，形態(tài)復(fù)雜，有對清潔度有很高要求的工件需要清洗，手工清洗機(jī)已經(jīng)不能滿足需求，超聲波清洗機(jī)就顯得非常的有必要。那么超聲波清洗機(jī)是如果洗干凈這些工件的呢，下面小編就為大家介紹下超聲波清洗機(jī)的工作原理。

超聲波清洗機(jī)工作原理

超聲波主要具有機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)和空腔效應(yīng)。其中空腔效應(yīng)是聲化學(xué)的應(yīng)用理論基礎(chǔ)，也最為重要?？涨恍?yīng)由成核、微泡生長、空腔塌陷三步組成。在反應(yīng)體系中，液體內(nèi)存在張力弱區(qū)，即液體內(nèi)溶有氣體或在塵埃的液固界面上存在氣體—作為氣核，在超聲波作用下，氣核膨脹長大，并為周圍的液體蒸氣或氣體充滿，由于內(nèi)外壓力懸殊使空腔塌陷、破裂，把集中的聲場能量在極短的時間和極小的空間內(nèi)釋放出來，使介質(zhì)局部形成幾百到幾千K的高溫和超過數(shù)百個大氣壓的高壓環(huán)境，并產(chǎn)生出很大的沖擊力，起到激烈攪拌的作用，同時生成大量微泡。它們又作為新的氣核，使該循環(huán)繼續(xù)下去，這就是空腔效應(yīng)。 

不是液體中所有的氣核都能產(chǎn)生空腔效應(yīng)，只有當(dāng)外加的超聲波頻率與氣核的固有頻率相同時，空腔效應(yīng)才能發(fā)生。同時也受到其它如聲波的強(qiáng)度、液體介質(zhì)的溫度以及介質(zhì)的蒸汽壓等的影響。誘導(dǎo)產(chǎn)生空腔效應(yīng)的超聲波頻率以20kHz～80kHz最為適當(dāng)。過高的頻率不易產(chǎn)生空腔效應(yīng)，即使產(chǎn)生也需要大量的能量，而且其中大部分能量被轉(zhuǎn)化為熱能，使介質(zhì)溫度明顯提高。低強(qiáng)度超聲波的應(yīng)用不會引起介質(zhì)的任何狀態(tài)變化，只有高強(qiáng)度超聲波的應(yīng)用才可能對介質(zhì)有強(qiáng)烈的影響，引發(fā)空腔效應(yīng)。對大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)來說，反應(yīng)速度均隨聲強(qiáng)的增加而增加。但是，超聲波強(qiáng)度的作用受介質(zhì)溫度的影響極大。研究表明，隨著液體溫度的提高，聲強(qiáng)的影響明顯下降，在50℃水中發(fā)生的空腔效應(yīng)最大。

當(dāng)超聲波電源將50Hz的日常供電頻率改變?yōu)?8KHz后，通過輸出電纜線將其輸送給粘接在盛放清洗溶液的清洗槽底部的超聲波發(fā)生器(換能器)，由換能器將高頻的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動并發(fā)射至清洗液中，當(dāng)高頻的機(jī)械振動傳播到液體里后，清洗液內(nèi)即產(chǎn)生上述空化現(xiàn)象，達(dá)到清洗的目的。由于超聲波的頻率很高，在液體中所產(chǎn)生的空化作用可以達(dá)到28000次/秒，幾乎可以說是不斷地在進(jìn)行，在液體中由于空化現(xiàn)象所產(chǎn)生的氣泡數(shù)量眾多且無所不在，因此對于工件的清洗可以非常徹底，即使是形狀復(fù)雜的工件內(nèi)部，只要能夠接觸到溶液，就可以得到徹底的清洗，又因為每個氣泡的體積非常微小，因此雖然它們的破裂能量很高，但對于工件和液體來說，不會產(chǎn)生機(jī)械破壞和明顯的溫升。

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