超声波的空化效应是什么

更新时间2018-08-21 19:21:17

在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗，其原理可用“空化”现象来解释：超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时，其功率密度为0.35w/cm²，这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的力，将液体分子拉裂成空洞。此空洞非常接近真空，它在超声波压强反向达到最大时破裂，由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污物撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。
这一伟大的发现给人类首先造福于人类的卫生事业，比如超声波洗牙、超声波清洁珠宝、超声波清洁在工业消毒中的应用……
超声波牙刷通过换能器将超声波能量通过刷毛传送到刷头表面，以牙膏和水作为媒介，使其产生超临界的“空化”现象来瓦解和疏松污渍，再通过9600万次/分的机械振动将超声波瓦解后的污渍轻松冲走。超声波产生的高能“空化”水分子不仅可以瓦解顽固污渍，还可直接影响不溶性葡聚菌，割断细菌之间的结合，起到阻断牙菌斑生成的作用；超声波还能有力地疏松细菌表面与牙垢之间的结合以及其他污渍，使其变得容易脱落；对于隐藏在齿缝及牙龈内的污渍，也能通过高频和高能水分子深入洁净。超声波作用于牙齿和牙龈，能有效永久地清除牙垢、残渣和其它牙渍，同时促进牙龈的血液循环。使用后，会明显感到牙龈紧凑。如果坚持有规律地使用，还可以降低和消除牙龈出血。

超声波空化作用是指存在于液体中的微气核空化泡在声波的作用下振动，当声压达到一定值时发生的生长和崩溃的动力学过程。

超声波作用于液体时可产生大量小气泡 。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体"撕开"成一空洞，称为空化。

水力空化是指在液体经过的管道某处人为制造低压强、高流速的状态，当液体压强小于饱和蒸汽压时，液体中的气泡就会不断膨胀，体积变大。而随着流体运动，气泡到达高压强、低流速区域之后，气泡就会塌缩、爆裂。

 

由超声波清洗机超声波发生器所发生的高频振荡讯号，通过换能器转换成高频机械振动而传播到介质中，超声波清洗机超声波在清洗液中疏密相问地向前辐射，当声波的压强达到一定的大气压时，产生数以万计的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合。这种现象称为超声“空化效应”，产生气泡时所需的压力称为超声“空化阀值”。超声清洗基于超声空化的作用，当超声波的形成气泡后突然破裂（闭合）的瞬间能产生超过1000个大气压力，这种连续不断产生的瞬间高压强烈冲击物件表面，使物体表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到物体表面清洁净化的目的。