超聲波清洗是基于超聲波的空化作用，即在清洗液中無(wú)數氣泡快速形成并迅速內爆。由此產(chǎn)生的沖擊波將浸沒(méi)在清洗液中的工件內外表面的污物剝落下來(lái)。隨著(zhù)超聲頻率的提高，氣泡數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，任何超聲清洗系統都必須具備三個(gè)基本元素：盛放清洗液的槽體、將電能轉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(chǎng)中時(shí)，它會(huì )發(fā)生變形，這就是所謂的’壓電效應’。
　　無(wú)論使用何種換能器，通?；镜囊蛩貫槠洚a(chǎn)生的空化效應的強度。超聲波和其它聲波一樣，是一系列的壓力點(diǎn)，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(kāi)，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爆，產(chǎn)生一種非常有效的沖擊力，特別適用於清洗。這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)做空化作用。從理論上分析，爆裂的空化泡會(huì )產(chǎn)生超過(guò)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(huì )迅速向外輻射。單個(gè)空化泡所釋放的能量很小，但每秒鐘內有幾百萬(wàn)的空化泡同時(shí)爆裂，累計起來(lái)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(diǎn)。
　　如果超聲能量足夠大，空化現象會(huì )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?？栈饔靡泊龠M(jìn)了化學(xué)反應并加速了表面膜的溶解。
　　然而只有在某區域的液體壓力低於該氣泡內氣體壓力時(shí)才會(huì )在該區域產(chǎn)生空化現象，故由換能器產(chǎn)生的超聲波振幅足夠大時(shí)才能滿(mǎn)足這一條件。產(chǎn)生空化所需的小功率被稱(chēng)做空化臨界點(diǎn)。不同的液體存在不同的空化臨界點(diǎn)，故超聲波能量必須超過(guò)該臨界點(diǎn)才能達到清洗效果。也就是說(shuō)，只有能量超過(guò)臨界點(diǎn)才能產(chǎn)生空化泡，以便進(jìn)行超聲清洗。
　　超聲波頻率
　　當工作頻率很低（在人的聽(tīng)覺(jué)范圍內）就會(huì )產(chǎn)生噪音。當頻率低於20kHz時(shí)，在需要高功率去除污垢的應用中，通常選擇從20kHz到30kHz范圍內的較低清洗頻率。該頻率范圍內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(gè)方面改善清洗性能。隨著(zhù)頻率的增加，空化泡的數量呈線(xiàn)形增加，從而產(chǎn)生更多更密集的沖擊波使其能進(jìn)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(guò)程是清洗介質(zhì)、污染物、工件表面三者之間的相互作用，是一種復雜的物理、化學(xué)作用的過(guò)程。清洗不僅與污染物的性質(zhì)、種類(lèi)、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(dòng)、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(jìn)行工藝分析。