CN115780394A - 一种超声清洗装置及超声清洗办法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声清洗装置及超声清洗办法。本发明的超声清洗装置包括清洗槽、第一超声换能器、第二超声换能器和第一信号调控器，清洗槽用于容置具有微泡的清洗液，第一超声换能器能够朝向待清洗物发出频率范围为0.1MHz‑50MHz的第一超声波，多个第一超声波相互叠加形成梯度声场，通过调控梯度声场的极大值和/或极小值的位置变化能够引导微泡移动至预定位置，第二超声换能器能够朝向待清洗物发出频率范围为2KHz‑1000KHz的第二超声波，第二超声波能够激励微泡破裂。通过这种梯度声场引导、定点爆破的超声波清洗装置，能够实现微结构下设定区域的高精度清洗，极大地提高了微结构的清洗效率和清洗质量。
Description
技术领域
本发明涉及超声清洗技术领域，尤其涉及一种超声清洗装置及超声清洗办法。
背景技术
传统技术中，针对宏观尺寸的附着物常采用的清洗方式通常为擦拭清洗、蒸汽清洗或激光清洗等。超声波清洗由于适用性能好、清洗范围广和绿色无污染等优点得到了越来越多的工业应用。
当前超声波清洗技术主要是利用几十千赫的超声波在水或其他溶剂中无规律地产生微泡，并刺激微泡爆破形成声空化、微射流等效应。待清洗物附近的微泡破裂时，微泡破裂产生的冲击力使得待清洗物的表面污染物脱离。因此，超声波清洗技术特别适用于能够直接与微泡接触的宏观尺度器件表面的清洗。
现有技术中，针对医疗设备微管、光学玻璃管、芯片的狭缝等微结构，沉积在这些器件上的污染物微粒将会严重损害器件功能与稳定性，由于待清洗物的尺度已经降至毫米、微米甚至亚微米量级，微泡的无序爆破导致待清洗物上的附着污染物的清洗效率较低。长时间的超声波清洗容易导致精密器件的精度受损，因此这类精密器件难以利用当前超声清洗设备清洗。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种超声清洗装置，能够实现微泡在预定位置上进行可控地爆破。
根据本发明的第一方面实施例的超声清洗装置，包括：
清洗槽，用于容置具有微泡的清洗液；
多个第一超声换能器，多个所述第一超声换能器作用于所述清洗液，以朝向待清洗物分别发出第一超声波，所述第一超声波的频率范围为0.1MHz-50MHz；第二超声换能器，所述第二超声换能器作用于所述清洗液，以朝向所述待清洗物发出第二超声波，所述第二超声波的频率范围为2KHz-1000KHz；
第一信号调控器，与各所述第一超声换能器通信连接，以调控各所述第一超声换能器的输出；
其中，多个所述第一超声波相互叠加能形成梯度声场，所述第一信号调控器能够通过调控所述梯度声场极大值和/或极小值的位置，以使所述微泡移动至预定位置；所述第二超声波能使得所述微泡破裂。
根据本发明实施例的超声清洗装置，至少具有如下有益效果：第一方面实施例的超声清洗装置通过第一信号调控器驱动第一超声换能器产生第一超声波，进而在清洗槽中产生梯度声场，通过调控梯度声场的极大值和/或极小值的位置，实现可控地将微泡移动至预定位置，然后利用第二超声换能器发射低频功率超声波，爆破微泡，产生微射流、微声流以带动附着污染物从待清洗物上脱离。尤其针对于微管、微缝、微腔等微结构，通过这种梯度声场引导、定点爆破的超声波清洗装置，能够实现微结构下设定区域的高精度清洗，极大地提高了微结构的清洗效率和清洗质量。
根据本发明的一些实施例，所述第一超声换能器位于所述清洗槽内，并被配置为：能够通过所述清洗液传递所述第一超声波；
或者，所述第一超声换能器位于所述清洗槽外且与所述清洗槽贴合设置，并被配置为：能够通过所述清洗槽和所述清洗液传递所述第一超声波。
根据本发明的一些实施例，所述第二超声换能器被配置为：所述第二超声换能器位于所述清洗槽内，能够通过所述清洗液传递所述第二超声波；
或者，所述第二超声换能器位于所述清洗槽外，且与所述清洗槽贴合设置，能够通过所述清洗槽和所述清洗液传递所述第二超声波。
根据本发明的一些实施例，所述第一信号调控器能够调控所述梯度声场的频率、相位和/或强度，以改变所述梯度声场的极大值和/或极小值的位置。
根据本发明的一些实施例，所述超声清洗装置还包括第二信号调控器，所述第二信号调控器与所述第二超声换能器通信连接，以调控所述第二超声波的频率和/或强度。
根据本发明的一些实施例，所述待清洗物具有内腔，所述超声清洗装置还包括低压蠕动泵，所述低压蠕动泵用于输送所述清洗液至所述内腔中。
根据本发明的一些实施例，所述超声清洗装置还包括微泡发生器，所述微泡发生器能够作用于所述清洗液以产生用于超声清洗的所述微泡。
根据本发明的一些实施例，所述微泡发生器能控制所述微泡的平均粒径。
根据本发明的一些实施例，所述超声清洗装置还包括有位置调节机构，所述位置调节机构设置于所述清洗槽中，所述位置调节机构与所述待清洗物连接，所述位置调节机构能够调节所述待清洗物与所述第一超声换能器的相对位置。
基于第一方面实施例的超声清洗装置，本发明还提出了一种超声清洗办法，包括如下步骤：
准备如第一方面实施例中任一项所述的超声清洗装置；
将所述待清洗物放入所述清洗槽中，向所述清洗槽中注入所述清洗液，以使所述待清洗物被所述清洗液浸渍；
控制各所述第一超声换能器发出所述第一超声波，以在所述清洗槽中形成所述梯度声场；
通过所述信号调控器调控所述梯度声场的极大值和/或极小值的位置，以使所述微泡受到声辐射力的驱动移动至所述预定位置；
控制所述第二超声换能器发出所述第二超声波，以激励所述微泡破裂。
根据本发明的一些实施例，还包括如下步骤：
根据所述待清洗物的尺寸、形状和/或材质，确定所述预定位置和/或所述第一超声波的频率、初始相位和/或强度。
根据本发明的第二方面实施例的超声清洗装置，包括：
清洗槽，用于容置具有微泡的清洗液；
多个第三超声换能器，多个所述第三超声换能器作用于所述清洗液，以分别朝向待清洗物发出超声波；
信号调控器，与所述第三超声换能器通信连接，以调控所述第三超声换能器的输出；
其中，所述超声波包括第一超声波，所述第一超声波的频率范围为0.1MHz-50MHz，多个所述第一超声波相互叠加能形成梯度声场，所述信号调控器能够通过调控所述梯度声场的极大值和/或极小值的位置，以使所述微泡移动至预定位置；并且，在所述信号调控器的调控下，至少一个所述第三超声换能器能够发出使得所述微泡破裂的第二超声波，所述第二超声波的频率范围为2KHz-1000KHz。
根据本发明实施例的超声清洗装置，至少具有如下有益效果：第二方面实施例的超声清洗装置通过使用宽频的第三超声换能器，能够发出用于调控微泡移动的第一超声波和用于激励微泡破裂的第二超声波，无需额外设置用于激励微泡破裂的第二超声换能器，在实现梯度声场引导、定点爆破的功能的前提下，超声波清洗装置结构更为简单。
根据本发明的一些实施例，所述第三超声换能器位于所述清洗槽内，并被配置为：能够通过所述清洗液传递所述超声波；
或者，所述第三超声换能器位于所述清洗槽外且与所述清洗槽贴合设置，并被配置为：能够通过所述清洗槽的槽壁和所述清洗液传递所述超声波。
根据本发明的一些实施例，所述信号调控器能够调控所述梯度声场的频率、相位和/或强度，以改变所述梯度声场的极大值和/或极小值的位置。
根据本发明的一些实施例，所述待清洗物具有内腔，所述超声清洗装置还包括低压蠕动泵，所述低压蠕动泵用于输送所述清洗液至所述内腔中。
根据本发明的一些实施例，所述超声清洗装置还包括微泡发生器，所述微泡发生器能够作用于所述清洗液以产生用于超声清洗的所述微泡。
根据本发明的一些实施例，所述微泡发生器能控制所述微泡的平均粒径。
根据本发明的一些实施例，所述超声清洗装置还包括有位置调节机构，所述位置调节机构设置于所述清洗槽中，所述位置调节机构与所述待清洗物连接，所述位置调节机构能够调节所述待清洗物与所述第三超声换能器的相对位置。
基于第二方面实施例的超声清洗装置，本发明还提出了一种超声清洗办法，包括如下步骤：
将所述待清洗物放入所述清洗槽中，向所述清洗槽中注入所述清洗液，以使所述待清洗物被所述清洗液浸渍；
控制各所述第三超声换能器发出所述第一超声波，以在所述清洗槽中形成所述梯度声场；
通过所述信号调控器调控所述梯度声场的极大值和/或极小值的位置，以使所述微泡受声辐射力的驱动移动至所述预定位置；
所述信号调控器控制至少一个所述第三超声换能器发出所述第二超声波，以激励所述微泡破裂。
根据本发明的一些实施例，还包括如下步骤：
根据所述待清洗物的尺寸、形状和/或材质，确定所述预定位置和/或所述第一超声波的频率、初始相位和/或强度。
根据本发明的第三方面实施例的超声清洗装置，包括：
清洗槽，用于容置具有微泡的清洗液；
第一超声换能器，所述第一超声换能器作用于所述清洗液，以朝向待清洗物发出第一超声波，所述第一超声波的频率范围为0.1MHz-50MHz；
第二超声换能器，所述第二超声换能器作用于所述清洗液，以朝向所述待清洗物发出第二超声波，所述第二超声波的频率范围为2KHz-1000KHz；
其中，所述待清洗物具有共振态，所述第一超声波能够激发所述共振态，以使得所述微泡朝向所述待清洗物移动至预定位置；所述第二超声波能使得所述微泡破裂。
根据本发明实施例的超声清洗装置，至少具有如下有益效果：由于共振频率为物体的固有频率，因此可以通过共振频率检测仪测出待清洗物的共振频率，将第一超声换能器的输出频率固定为与共振频率相等的数值，在大批量的清洗操作中，无需调节第一超声换能器的输出频率，也能够实现对同一批尺寸、材料、结构等相同的待清洗物的超声波清洗，特别适用于工业化生产中针对大规模、同规格的待清洗物的清洗操作。
根据本发明的一些实施例，所述第一超声换能器位于所述清洗槽内，并被配置为：能够通过所述清洗液传递所述第一超声波；
或者，所述第一超声换能器位于所述清洗槽外且与所述清洗槽贴合设置，并被配置为：能够通过所述清洗槽和所述清洗液传递所述第一超声波。
根据本发明的一些实施例，所述第二超声换能器被配置为：所述第二超声换能器位于所述清洗槽内，能够通过所述清洗液传递所述第二超声波；
或者，所述第二超声换能器位于所述清洗槽外，且与所述清洗槽贴合设置，能够通过所述清洗槽和所述清洗液传递所述第二超声波。
根据本发明的一些实施例，所述超声清洗装置还包括第一信号调控器，所述第一信号调控器与所述第一超声换能器通信连接，以调控所述第一超声波的频率。
根据本发明的一些实施例，所述超声清洗装置还包括第二信号调控器，所述第二信号调控器与所述第二超声换能器通信连接，以调控所述第二超声波的频率和/或强度。
根据本发明的一些实施例，所述待清洗物具有内腔，所述超声清洗装置还包括低压蠕动泵，所述低压蠕动泵用于输送所述清洗液至所述内腔中。
根据本发明的一些实施例，所述超声清洗装置还包括微泡发生器，所述微泡发生器能够作用于所述清洗液以产生用于超声清洗的所述微泡。
根据本发明的一些实施例，所述微泡发生器能控制所述微泡的平均粒径。
基于第三方面实施例的超声清洗装置，本发明还提出了一种超声清洗办法，包括如下步骤：
准备如第三方面实施例中任一项所述的超声清洗装置；
将所述待清洗物放入所述清洗槽中，向所述清洗槽中注入所述清洗液，以使所述待清洗物被所述清洗液浸渍；
控制所述第一超声换能器发出所述第一超声波，以激发所述待清洗物的共振态，使得所述微泡能够朝向所述待清洗物移动至所述预定位置；
控制所述第二超声换能器发出所述第二超声波，以激励所述微泡破裂。
根据本发明的一些实施例，还包括如下步骤：
根据所述待清洗物的尺寸、形状和/或材质，确定所述预定位置和/或所述第一超声波的频率。
根据本发明的第四方面实施例的超声清洗装置，包括：
清洗槽，用于容置具有微泡的清洗液；
第三超声换能器，所述第三超声换能器作用于所述清洗液，以朝向待清洗物发出超声波；
信号调控器，与所述第三超声换能器通信连接，以调控所述第三超声换能器的输出频率；
其中，所述待清洗物具有共振态，所述超声波包括用于激发所述共振态的第一超声波，以使得所述微泡朝向所述待清洗物移动至预定位置，所述第一超声波的频率范围为0.1MHz-50MHz；并且，在所述信号调控器的调控下，所述第三超声换能器还能够发出使得所述微泡破裂的第二超声波，所述第二超声波的频率范围为2KHz-1000KHz。
根据本发明实施例的超声清洗装置，至少具有如下有益效果：在第四方面的实施例中，超声清洗装置只具有一个第三超声换能器，该第三超声换能器即能够发出激发待清洗物共振态的第一超声波，又能够发出激励微泡破裂的第二超声波。该超声波清洗结构极其精简，成本较低，且结构比较简单，适用于工业化的大规模、同尺寸的待清洗物的清洗操作，清洗的自动化程度较高，能够极大地提高微结构的清洗效率与清洗效果。
根据本发明的一些实施例，所述第三超声换能器位于所述清洗槽内，并被配置为：能够通过所述清洗液传递超声波；
或者，所述第三超声换能器位于所述清洗槽外且与所述清洗槽贴合设置，并被配置为：能够通过所述清洗槽的槽壁和所述清洗液传递超声波。
根据本发明的一些实施例，所述信号调控器能够调控所述第一超声波的频率和/或强度，和/或，所述信号调控器能够调控所述第二超声波的频率和/或强度。
根据本发明的一些实施例，所述待清洗物具有内腔，所述超声清洗装置还包括低压蠕动泵，所述低压蠕动泵用于输送所述清洗液至所述内腔中。
根据本发明的一些实施例，所述超声清洗装置还包括微泡发生器，所述微泡发生器能够作用于所述清洗液以产生用于超声清洗的所述微泡。
根据本发明的一些实施例，所述微泡发生器能控制所述微泡的平均粒径。
基于第四方面实施例的超声清洗装置，本发明还提出了一种超声清洗办法，包括如下步骤：
准备如第四方面实施例中任一项所述的超声清洗装置；
将所述待清洗物放入所述清洗槽中，向所述清洗槽中注入所述清洗液，以使所述待清洗物被所述清洗液浸渍；
控制所述第三超声换能器发出所述第一超声波，以激发所述待清洗物的所述共振态，使得所述微泡能够朝向所述待清洗物移动至所述预定位置；
控制所述第三超声换能器发出所述第二超声波，以激励所述微泡破裂。
根据本发明的一些实施例，还包括如下步骤：
根据所述待清洗物的尺寸、形状和/或材质，确定所述预定位置和/或所述第一超声波的频率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明第一方面实施例的超声清洗装置结构示意图；
图2为本发明实施例的微泡移动距离与驻波相位的曲线图；
图3为本发明基于第一方面实施例的超声清洗装置的超声清洗办法流程图；
图4为本发明实施例的驻波声场幅值分布的模拟图；
图5为本发明实施例的微泡停驻位置的实验图；
图6为本发明实施例的微腔道在超声清洗前后的对比图；
图7为本发明第二方面实施例的超声清洗装置结构示意图；
图8为本发明基于第二方面实施例的超声清洗装置的超声清洗办法流程图；
图9为本发明实施例中待清洗物处于共振态时的声场幅值分布的模拟图；
图10为本发明第三方面实施例的超声清洗装置结构示意图；
图11为本发明基于第三方面实施例的超声清洗装置的超声清洗办法流程图；
图12为本发明第四方面实施例的超声清洗装置结构示意图；
图13为本发明基于第四方面实施例的超声清洗装置的超声清洗办法流程图。
附图标记：
第一超声换能器100、第二超声换能器200、待清洗物300、微管道310、第三超声换能器400。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
声波能够携带动量和能量，处于声场中的物体由于对声波的吸收、散射和折射等效应，会与声场发生动量和能量的交换，使得物体受到声辐射力的作用。声辐射力操控微粒具有非接触、无损伤特征，被操控微粒无需进行物理、化学性质修饰，同时其工作装置简单、易集成和微型化。因此，为实现对微腔体、微管道、微缝等微结构的清洗，使清洗液中的微泡有规律地在待清洗物的表面或表面附近的区域爆破，本申请第一方面实施例提出了一种超声清洗装置，通过声场的声辐射力效应对清洗液中的微泡进行操控，以使微泡移动至预定位置然后进行爆破动作。
需说明的是，梯度声场例如驻波声场、聚焦声场等的不同位置上存在声强差，微泡在梯度声场内受到声辐射力的作用具有移动至梯度声场的极大值和/或极小值的趋势，因此，通过调控梯度声场的极大值和/或极小值的位置，能够调节微泡的移动方向，使微泡移动至预定位置。在聚焦声场中，其声场强度的极大值位于其焦点处，通过控制其焦点的位置能够引导微泡的移动；在驻波声场中，其声场强度的极大值在驻波的波腹位置，声场强度的极小值出现在驻波的波节位置，微泡由于自身特性的影响会停驻在驻波的波腹或波节的位置，进而通过调控驻波的相位使驻波的波腹和波节位置发生变化，以控制微泡的移动。
具体的，如图1所示，超声清洗装置包括清洗槽(图中未示出)、第一超声换能器100、第二超声换能器200和第一信号调控器(图中未示出)。清洗槽用于容置具有微泡的清洗液和待清洗物300。相较于现有技术中直接在清洗槽中激励产生微泡，本实施例中通过使用携带有成型微泡的清洗液，无需在清洗槽中设置激励微泡产生的声场，以避免对微泡的操控和破裂造成影响。除此之外，通过使用携带有不同大小规格微泡的清洗液，能够有针对性的对不同尺寸的待清洗物300进行高效的清洗，即，当待清洗物300的尺寸较大时，例如待清洗物300的待清洗面为较大的平面、外表面等结构时，通过使用携带有较大的尺寸的微泡，以获得更强烈的空化效应，单个微泡爆破能够影响的区域更大，且清洗强度更高，进而能够提高超声清洗的清洗效果和清洗效率；当待清洗物300的尺寸较小时，例如待清洗物300的待清洗面为微缝的侧壁、微腔的内壁等结构时，若微泡尺寸较大，则可能无法随清洗液浸润到微缝或微腔中，因此需要选取具有较小的微泡的清洗液进行清洗操作。
第一超声换能器100能够将电信号转换为机械振动信号，朝向待清洗物300和清洗液发出频率为兆赫兹量级的第一超声波，该第一超声波的频率值可以是0.1MHz-50MHz范围内的任一数值，以便于对清洗液中的微泡进行操控。本方面实施例中的第一超声换能器100设置有多个，并围绕于待清洗物300设置。具体的位置关系可以是如图1所示的两个第一超声换能器100分别位于待清洗物300的两侧，且相向设置，以在两个第一超声换能器100之间相互叠加形成梯度声场。也可以是两个第一超声换能器100呈设定角度设置，以使发出的声波在待清洗物300所在的方向上叠加形成梯度声场。
由于梯度声场在空间上具有能量极值，微粒根据其声学特性可以稳定地停驻在梯度声场的极大值和/或极小值的位置，若调控梯度声场的相位、强度和/或频率，使得梯度声场的极大值和/或极小值的位置发生移动，微粒也可以获得相应的非零声辐射力从而驱动至新的稳定位置。基于此原理，在本方面的实施例中还设置有第一信号调控器，第一信号调控器与各第一超声换能器100通信连接，以调控各第一超声换能器100的输出。具体的，以驻波声场为例，通过信号的延迟使得第一超声波的相位发生变化，从而驻波的波腹和波节也会发生移动，通过调控延迟的大小和正负，能够实现对微泡移动方向和移动距离的精准操控。
当微泡移动至预定位置时，第二超声换能器200朝向待清洗物300发出频率为千赫兹量级的第二超声波，第二超声波的频率可以是2KHz-1000KHz范围内的任一数值，该范围内的第二超声波能够较为容易的刺激微泡破裂，进而形成声空化、微射流等效应，以使待清洗物300上的附着污染物脱离。需说明的是，该预定位置可以设置为待清洗物300的表面或壁面，进而微泡直接在待清洗物300的表面或壁面上爆破。当待清洗物300的基体材质的材料强度较低时，为避免微泡近距离的爆破导致待清洗物300的基体受损，预定位置也可以设置为距离待清洗物300一定范围内的某一位置，在该位置下，微泡的冲击力能够实现对附着污染物的去除，但不会损伤基体部分，通过对微泡移动距离的调控实现了对超声清洗的清洗强度的调控。
下面介绍一个具体的超声清洗案例：待清洗物300为如图1所示的外径为毫米量级的方形石英管，方形石英管内部具有宽度为微米量级的方形微管道310。在清洗过程中，将方形石英管放入清洗槽中，方形石英管两侧的第一超声换能器100发出第一超声波，并在微管道310内形成驻波声场，通过调控驻波的相位，导致微泡在微管道310内可控地移动至微管道310的壁面附近。由于声波在介质中传播的速度等于频率和波长的乘积，声波在同一介质中的传播速度为固定值，因此将超声波的频率值调控的越高时，其波长越短。驻波相位与微泡移动距离的对应关系如图2所示，相位移动2个pi时，微泡移动0.5个波长，当调控超声波的频率至其半波长(即0.5个波长)与方形微管道310的宽度相等时，相位移动2个pi，微泡能够从微管道310的一侧管壁移动至另一侧管壁。超声波的波长也可以小于微管道310的宽度，进而通过调制多个连续性的相位变化使得微泡能够进行持续的移动。
基于上述，第一方面实施例的超声清洗装置通过第一信号调控器驱动第一超声换能器100产生第一超声波，进而在清洗槽中产生梯度声场，通过调控梯度声场的极大值和/或极小值的位置，实现可控地将微泡移动至预定位置，然后利用第二超声换能器200发射低频功率超声波，爆破微泡，产生微射流、微声流以带动附着污染物从待清洗物300上脱离。尤其针对于微管、微缝、微腔等微结构，通过这种梯度声场引导、定点爆破的超声波清洗装置，能够实现微结构的设定区域的高精度清洗，极大地提高了微结构的清洗效率和清洗质量。
在一些实施例中，第一超声换能器100可以位于清洗槽内，第一超声波以清洗液为介质进行传播，在另一些实施例中，第一超声换能器100也可以位于清洗槽外，贴合于清洗槽设置，进而能够通过清洗槽的槽壁传输到清洗槽内，并通过清洗槽内的清洗液传播至待清洗物300。通过固体和液体传输，能够降低超声波传输过程中的能量衰减，更有利于对超声波的精准调控。
在一些实施例中，第一信号调控器除了能够调控梯度声场的相位外，还能够调控梯度声场的输出频率、强度等，以改变梯度声场的极大值和/或极小值的位置。例如，本实施例的超声清洗装置能够根据待清洗物300的尺寸大小调节频率的高低，以便于结合实际应用中清洗液的密度、声音在待清洗液中的传播速度等因素调试出最合适的频率，在该频率下，响应于延迟信号的输入，微泡移动距离调节的精度较高。例如，当频率过大时，超声波的波长过小，响应于延迟信号的输入，声场极大值或极小值的位置变化较小，即在一个延迟信号的输入下微泡只能移动较小的距离，无法移动至待清洗物300的有效爆破范围内，微泡的可调性较差。当频率过小时，超声波的波长过大，响应于延迟信号的输入，声场极大值或极小值的位置变化较大，即微泡在较小的延迟信号输入的情况下也会产生较大的移动，以至于无法实现微泡的精准调控。
在一些实施例中，超声清洗装置还包括第二信号调控器，第二信号调控器与第二超声换能器200通信连接，能够调节第二超声换能器200的输出频率，以便于针对不同尺寸的微泡调节其用于激励微泡破裂的频率，使微泡能够积极响应于第二超声换能器200的第二超声波，以避免微泡受到激励后不能及时爆破，进而导致微泡流出至待清洗物300的设定清洗区域以外，形成无效爆破，反而可能会造成待清洗物300的清洁表面的损伤。更进一步的，第一信号调控器和第二信号调控器可以设置于同一信号调控装置内，作为不同的信号调控模块通过不同的输出端口分别与第一超声换能器100和第二超声换能器200通信连接。
在一些实施例中，如图1所示，待清洗物300的待清洗区域还包括内腔，例如待清洗物300内的微管、微腔等结构，清洗液不易浸润到这些微结构中。因此，在本实施例中，还设置有低压蠕动泵。低压蠕动泵的工作原理是转子转动时，由滚轮和泵壳夹挤形成的软管内的压力腔的增大或缩小，以将液体从低压蠕动泵的入口不断地向出口输送。低压蠕动泵的输液方法使其对输送介质产生的扰动极小，较为适合输送含有微泡的清洗液，能够将清洗液输送过程中对微泡的影响降至最低，避免微泡不稳定导致输送过程中破裂。通过低压蠕动泵的输送，使得清洗液被输送至微管或微腔中，提高了微管或微腔中清洗液的微泡含量。
在一些实施例中，超声清洗装置中还设置有微泡发生器，能够作用于清洗液以产生大量的微泡，含有大量微泡的清洗液被输送至清洗槽中用于超声波清洗。通过微泡发生器实时地在清洗液中产生微泡后用于超声清洗，无需通过购买携带有微泡的清洗液以用于超声清洗，一方面避免了存储或运输过程中微泡的消散，另一方面也能够降低长期使用超声清洗装置的使用成本。
在一些实施例中，在第二超声换能器200在激励微泡破裂时，由于清洗液中的微泡尺寸大小不一致，因此第二超声换能器200的输出频率一般被调节为各尺寸微泡破裂所需的激励频率的中位值，以使大部分的微泡能够被第二超声换能器200的输出的第二超声波激励进而导致破裂。在另一些设置有微泡发生器的实施例中，通过微泡发生器产生大量的微泡，且控制微泡具有均一的尺寸。具体的，根据待清洗物300的尺寸大小，需要微泡发生器产生设定粒径大小的微泡时，其微泡的实际粒径与设定粒径的偏差在20％以内，即表示微泡的尺寸较为均一。微泡的尺寸大都集中为设定粒径附近，第二超声换能器200能够发出具有设定频率的超声波，该设定频率对应于微泡的设定粒径，进而，在设定频率下具有更高的有效激励率(即同一频率的第二超声波激励下微泡破裂与未破裂的比例)。
在另一些实施例中，微泡发生器还能够控制生成的微泡的平均粒径，当待清洗物300的尺寸较小、基体材质强度较低或是附着污染物的附着力不强时，适当减小生成的微泡的平均粒径，当待清洗物300尺寸较大、基体材质强度较高或是附着污染物的附着力较强时，适当增大生成的微泡的平均粒径，例如在本实施例中，针对这种内径为微米量级、基体材质为石英的微观结构，控制微泡的平均粒径为待清洗物300的十分之一左右，能够获得较好的清洗效果。
在一些实施例中，通过设置数量大于两个的第一超声换能器100，两两为一组以形成出分别朝向不同方向延伸的梯度声场或是形成不同位置的梯度声场，进而分别对待清洗物300上的不同区域进行清洗。在另一些实施例中，设置有一组超声换能器形成梯度声场，通过调整待清洗物300的位置来实现其他位置和角度的清洗。具体的，为便于第一超声换能器100位置的调整，设置有位置调节机构，位置调节机构于清洗槽中，且与待清洗物300连接。第一超声换能器100形成朝向某一预设方向的梯度声场后，能够对该方向上的待清洗物300进行超声波清洗，清洗完毕后位置调节机构旋转待清洗物300或移动待清洗物300，以重新调整待清洗物300的位置，使待清洗物300上不同角度或不同位置的待清洗区域移动至梯度声场中进行超声清洗。
位置调节机构可以是驱动待清洗物300转动的机构，以图1中的方形微管道310为例，两侧的第一超声波沿水平方向延伸，进而在水平面上形成了梯度声场，微泡被调控时能够进行水平移动，进而清洗方形微管道310两侧的竖直壁面。当竖直壁面上的附着污染物清洗干净后，位置调节机构带动待清洗物300旋转90°，以使原水平壁面调整为竖直放置，进而能够被清洗。
位置调节机构也可以是驱动待清洗物300平移的机构。例如，当待清洗物300具有较长的待清洗区域，第一超声换能器100形成的梯度声场无法一次性覆盖全部的待清洗区域时，位置调节机构还可以包括滑动导轨和滑动连接于滑动导轨的滑动座，滑动导轨的延伸方向与待清洗物300的长度方向平行，滑动座用于连接待清洗物300。进而，第一超声换能器100在滑动导轨上能够沿待清洗区域的长度方向移动，以实现对待清洗区域的分段清洗。
可以理解的，位置调节机构还可以是能够实现带动待清洗物300转动和平移的机构。
如图3所示，基于第一方面的超声清洗装置，本申请还提出了一种超声清洗办法，包括以下步骤：
步骤S100，准备第一方面实施例中的超声清洗装置；
该超声清洗装置包括清洗槽、多个第一超声换能器100、一个第二超声换能器200和第一信号调控器。
步骤S200，将所述待清洗物放入所述清洗槽中，向所述清洗槽中注入所述清洗液，以使所述待清洗物被所述清洗液浸渍；
其中，清洗液起到提供微泡和超声波传输介质的作用，清洗液的用量至少应能满足其待清洗物300的待清洗区域浸渍在清洗液中。
步骤S300，控制各第一超声换能器100发出第一超声波，以在清洗槽中形成梯度声场；
根据待清洗物300的尺寸、形状和/或材质计算出第一超声波的理论值频率值，并通过实验的验证校核出最利于调控梯度声场极大值和极小值的位置变化的第一超声波的实际频率值，此外，还可以通过测算模拟或实验验证等手段确定第一超声波的初始相位和最佳强度。另外，根据待清洗物300的尺寸、形状和/或材质，也可以确定出微泡破裂的预定位置。
步骤S400，通过信号调控器调控梯度声场的极大值和/或极小值的位置，使得微泡移动至预定位置；
例如在驻波声场的调控中，通过信号调控器输入延迟信号以调节驻波相位的分布，延迟信号的大小取决于第一超声波的频率高低和微泡需要移动的距离大小，针对微管、微腔体等微米级或更小的结构，可以通过调试合适的声波波长，然后输入延迟信号精准调控微泡的移动距离。
步骤S500，第二超声换能器200发出第二超声波，以激励微泡破裂。
根据微泡的粒径尺寸能够测算出微泡破裂所需的第二超声波的频率值，待微泡移动至预定位置后，第二超声换能器200瞬时发出第二超声波以激励微泡破裂。
接下来，通过数值模拟和实验验证来证明该超声清洗方法的可行性。以驻波声场为例：首先模拟腔体内部的声场特征及受力分布，如图4所示，其中灰度图表示驻波的振幅，箭头方向表示声辐射力方向，需解释说明的是，声场幅值越大的位置的声场强度越大，微泡所受的声辐射力由声场强度的极小值处指向声场强度的极大值处。图4(a)表示腔体内驻波声场的幅值分布图，白色区域为驻波的波腹位置，为声场强度极大值处，黑色区域为驻波的波节位置，为声场强度的极小值处，声辐射力由声强强度的极小值处指向极大值处。波腹处的声辐射力为0，微泡可以停驻在该稳定位置。需注意的，微泡具体停驻在波腹还是波节根据微泡的性质决定，微泡尺寸大小、材质等均会影响微泡是停驻在波腹还是停驻在波节位置。
通过调控第一超声换能器100的信号相对延迟，可以调控驻波的相位分布。图4(b)显示，驻波的波腹向右侧偏移，此时，微泡能够停驻的稳定位置也随之向右偏移，微泡在原位置上受到朝向现在的稳定位置的声辐射力作用，以使微泡向右移动至现在的稳定位置。进一步的，如图4(c)所示，调控第一超声换能器100的信号相对延迟，驻波的波腹进一步向右侧偏移，此时，微泡停驻的稳定位置处于腔体两侧壁面，微泡即可停驻在腔体壁面。
如图5所示，其中，黑色圆圈内是微泡的停驻位置。图5(a)中微泡停驻的位置刚好与图4(a)中的稳定位置相对应，此时，声辐射力为0，是驻波的波腹位置。通过调控第一超声换能器100的信号相对延迟，可以调控驻波的相位分布，图5(b)显示，微泡向右侧偏移。进一步，如图5(c)所示，调控第一超声换能器100的信号相对延迟，微泡进一步向右侧偏移。进而，通过改变入射换能器的信号相对延迟实现了微泡朝向预设方向移动至预定位置。
如图6所示，图6展示了微管道310在清洗前后的对比，图6(a)为清洗前拍摄的图片，图6(b)为清洗后拍摄的图片，通过对比可以清楚的看到图6(b)相较于图6(a)，管壁上的附着污染物有明显的减少，整个管壁更为清洁。
基于上述，本方面实施例中的超声清洗方法通过信号调控器控制第一超声换能器100产生第一超声波，通过调控第一超声换能器100的频率、初始相位和/或强度等要素，在清洗液中产生驻波声场，微泡将停驻在驻波的波腹或波节位置，通过调控第一超声换能器100的相位获得驻波波腹或波节位置的移动，由于微泡受到声辐射力的作用，可以实现微泡在清洗液中的移动，当微泡移动至待清洗物300的附近，利用第二超声换能器200发出第二超声波，使微泡在预定位置实现爆破，利用其爆破压强产生瞬时声流、微射流等，使颗粒污染物克服其与腔体表面的吸附力等而得到移除，从而达到腔体壁面洁净的目的。该方法清洁效率高、清洗精度高，且对芯片、电路板等待清洗物300的主体部分损伤小，适用于各种高精仪器元件的清洗以及微小结构的清洗。
如图7所示，本申请第二方面的实施例提出了一种超声清洗装置，在该超声清洗装置中，通过宽频的第三超声换能器400实现了上述第一方面实施例中第一超声换能器100和第二超声换能器200的功能，具体的，本方面实施例中的超声清洗装置包括清洗槽、信号调控器和多个第三超声换能器400，清洗槽用于容置具有微泡的清洗液，信号调控器与第三超声换能器400通信连接，以调控第三超声换能器400的输出。需注意的，本方面实施例中的第三超声换能器400能够发出第一超声波和第二超声波，在信号调控器的调控下，第三超声换能器400首先发出频率为兆赫兹量级的第一超声波，该第一超声波的频率可以是0.1MHz-50MHz范围内的任一数值。多个第三超声换能器400的第一超声波叠加形成梯度声场，然后通过信号调控器调控梯度声场的极大值和/或极小值的位置，以驱动微泡移动。在微泡到预定位置后，信号控制器控制至少一个第三超声换能器400发出频率为千赫兹量级的第二超声波，该第二超声波的频率可以是2KHz-1000KHz范围内的任一数值，进而激励微泡以使其破裂。
需说明的是，通过调控极大值和/或极小值的位置变化以使微泡移动至预定位置时，由于微泡具有一定的惯性，因此停止发出第一超声波后，微泡还能够保持原有的移动方向移动，并不会无序的扩散开。在短时间内，将第三超声换能器400发出的超声波的频率调节至能够激励微泡破裂的低频段，以使微泡能够在待清洗物300的壁面或壁面的附近破裂，以产生冲击力使附着污染物脱落。通过第三超声换能器400交替发出第一超声波和第二超声波，以实现调控微泡和激励微泡的不断切换，进而实现对待清洗物300的超声波清洗。
本方面实施例的超声清洗装置通过使用宽频的第三超声换能器400，能够发出用于调控微泡移动的第一超声波和用于激励微泡破裂的第二超声波，无需额外设置用于激励微泡破裂的第二超声换能器200，在实现梯度声场引导、定点爆破的功能的前提下，超声波清洗装置结构更为简单。
在一些实施例中，还可以设置如第一方面实施例中提及的微泡发生器、低压蠕动泵、位置调节机构等装置，其作用与第一方面实施例中的作用和效果相同或类似，在此不做赘述。
基于第二方面实施例中提出的超声清洗装置，本申请还提出了一种超声清洗办法：
该超声清洗办法基于操控微泡移动的原理，如图8所示，主要包括以下步骤：
步骤S100，准备第二方面实施例的超声清洗装置；
该超声清洗装置包括清洗槽、多个第三超声换能器400和信号调控器，单个第三超声换能器400受信号调控器的调控能够发出第一超声波或发出第二超声波。
步骤S200，将所述待清洗物放入所述清洗槽中，向所述清洗槽中注入所述清洗液，以使所述待清洗物被所述清洗液浸渍；
其中，清洗液起到提供微泡和超声波传输介质的作用，清洗液的用量至少应能满足其待清洗物300的待清洗区域浸渍在清洗液中。
步骤S300，控制各第三超声换能器400发出第一超声波，以在清洗槽中形成梯度声场；
根据待清洗物300的尺寸、形状和/或材质计算出第一超声波的理论值频率值，并通过实验的验证校核出最利于调控梯度声场极大值和极小值的位置变化的第一超声波的实际频率值。另外，根据待清洗物300的尺寸、形状和/或材质，也可以确定出微泡破裂的预定位置。
步骤S400，通过信号调控器调控梯度声场极大值和极小值的位置，使得微泡移动至预定位置；
例如在驻波声场的调控中，通过信号调控器输入延迟信号以调节驻波相位的分布，延迟信号的大小取决于第一超声波的频率高低和微泡需要移动的距离大小，针对微管、微腔体等微米级或更小的结构，可以通过调试合适的声波波长，然后输入延迟信号精准调控微泡的移动距离。
步骤S500，信号调控器控制至少一个第三超声换能器400发出第二超声波，以激励微泡破裂。
物体具有能够与外部振动共振的特性，物体在共振态下，其表面能够产生局域梯度声场，该声场既具有声场极大值也具有声场极小值，可以产生声辐射力捕获微泡至物体的表面附近。以图10所示的具体实施例为例详细说明，图10中的待清洗物300被激发了共振态后，在其方形微管道310的内腔中形成了如图9所示的声场，图9所示的灰度图为内腔中声场幅值的分布示意图，声场幅值越高，其声场强度越大，微泡在该声场中受到由声场强度极小值处指向声场强度极大值处的声辐射力。如图9所示，微管道310的壁面为声场强度的极大值处，声辐射力由微管道310的中心处指向微管道310的壁面，进而，处于微管道310中的微泡受到声辐射力的作用，具有移动至微管道310的壁面的趋势。基于此原理，本申请的第三方面实施例提出了一种超声清洗装置，通过高频的超声波激发待清洗物300的共振态，以吸引微泡朝向待清洗物300移动，进而实现对微腔体、微管道、微缝等微小结构的清洗，使微泡有规律地在待清洗物300的表面或表面附近的区域爆破。
具体的，如图10所示，本方面实施例的超声清洗装置还包括第一超声换能器100、第二超声换能器200和清洗槽，第一超声换能器100设置于清洗槽中，能够朝向待清洗物300发出频率为兆赫兹量级的第一超声波，该第一超声波的频率可以为0.1MHz-50MHz范围内的任一数值，从而激发待清洗物300的共振态，以吸引清洗液中的微泡朝向待清洗物300移动。第二超声换能器200设置于清洗槽中，能够朝向待清洗物300发出频率为千赫兹量级的第二超声波，该第二超声波的频率可以为2KHz-1000KHz范围内的任一数值，在该第二超声波的激励下，清洗液中的微泡吸收能量破裂，进而冲击待清洗物300表面的附着污染物，以去除待清洗物300上的附着污染物。
需注意的，本方面实施例中的超声清洗装置的第一超声换能器100的作用是为了激发待清洗物300的共振态，因此只需设置一个第一超声换能器100发出用于激发共振态的第一超声波即可，结构更为简单。并且，以待清洗物300的微管道310为例，微管道310的管壁上附着有污染物，在待清洗物300被激发共振态后，声场范围内的管壁均形成对微泡的吸引，进而，微泡能够不局限于沿超声波的传输方向朝向管壁移动，而是能够在各个方向上朝向附近的管壁移动。当微泡移动至管壁附近时，通过第二超声换能器200激励微泡破裂，以完成附着污染物的清洗。因此，通过激发共振态来实现待清洗物300对微泡的吸引无需频繁改变梯度声场的状态。
由于共振频率为物体的固有频率，因此可以通过共振频率检测仪测出待清洗物300的共振频率，将第一超声换能器100的输出频率固定为与共振频率相等的数值，在大批量的清洗操作中，无需调节第一超声换能器100的输出频率，也能够实现对同一批尺寸、材料、结构等相同的待清洗物300的超声波清洗，特别适用于工业化生产中针对大规模、同规格的待清洗物300的清洗操作。
在一些实施例中，超声清洗装置也可以设置与第一超声换能器100通信连接的第一信号调控器，以在待清洗物300的尺寸、结构等要素发生改变导致其共振频率发生变化时，重新调节第一超声换能器100的输出频率，以适应于不同待清洗物300的超声波清洗操作。
在一些实施例中，还可以设置如第一方面实施例中提及的第二信号调控器、低压蠕动泵、微泡发生器等装置，其作用与第一方面实施例中的作用和效果相同，在此不做赘述。
如图11所示，基于第三方面实施例中提出的超声清洗装置，本申请还提出了一种超声清洗办法，具体步骤如下：
步骤S100，准备第三方面实施例的超声清洗装置；
该超声清洗装置包括清洗槽、一个第一超声换能器100和一个第二超声换能器200，第一超声换能器100和第二超声换能器200均能够发出固定的频率值的超声波。
步骤S200，将所述待清洗物放入所述清洗槽中，向所述清洗槽中注入所述清洗液，以使所述待清洗物被所述清洗液浸渍；
其中，清洗液起到提供微泡和超声波传输介质的作用，清洗液的用量至少应能满足其待清洗物300的待清洗区域浸渍在清洗液中。
步骤S300，控制第一超声换能器100发出第一超声波，以激发待清洗物300的共振态，使得微泡能够朝向待清洗物300移动；
待清洗物300的共振态被激发后，具有吸引微泡的特性，因此微泡能够朝向待清洗物300移动至预定位置。其中，待清洗物300的共振频率可以共振频率检测仪测出。
步骤S400，控制第二超声换能器200发出第二超声波，以激励微泡破裂。
根据微泡的粒径尺寸能够测算出微泡破裂所需的第二超声波的频率值。
如图12所示，本申请第四方面的实施例提出了一种超声清洗装置，在该超声清洗装置中，通过宽频的第三超声换能器400实现了上述第三方面实施例中第一超声换能器100和第二超声换能器200的功能，即在本方面的实施例中，超声清洗装置只具有一个第三超声换能器400，该第三超声换能器400既能够发出激发待清洗物300共振态的第一超声波，第一超声波的频率为0.1MHz-50MHz范围内的任一数值，又能够发出激励微泡破裂的第二超声波，第二超声波的频率为2KHz-1000KHz范围内的任一数值。该超声波清洗结构极其精简，成本较低，且结构比较简单，适用于工业化的大规模、同尺寸的待清洗物300的清洗操作，清洗的自动化程度较高，能够极大地提高微结构的清洗效率与清洗效果。
如图13所示，基于第四方面实施例中提出的超声清洗装置，本申请还提出了一种超声清洗办法，具体步骤如下：
步骤S100，准备第四方面实施例中的超声清洗装置；
该超声清洗装置包括一个第三超声换能器400和信号调控器，受信号调控器的控制第三超声换能器400能够发出第一超声波或第二超声波。
步骤S200，将所述待清洗物放入所述清洗槽中，向所述清洗槽中注入所述清洗液，以使所述待清洗物被所述清洗液浸渍；
其中，清洗液起到提供微泡和超声波传输介质的作用，清洗液的用量至少应能满足其待清洗物300的待清洗区域浸渍在清洗液中。
步骤S300，控制第三超声换能器400发出第一超声波，以激发待清洗物300的共振态，使得微泡能够朝向待清洗物300移动；
待清洗物300的共振态被激发后，具有吸引微粒的特性，因此微泡能够朝向待清洗物300移动至预定位置。其中，待清洗物300的共振频率可以共振频率检测仪测出。
步骤S400，控制第三超声换能器400发出第二超声波，以激励微泡破裂。
根据微泡的粒径尺寸能够测算出微泡破裂所需的第二超声波的频率值。信号调控器控制第三超声换能器400发出相应的第二超声波。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (38)
1.一种超声清洗装置，其特征在于，包括：
清洗槽，用于容置具有微泡的清洗液；
多个第一超声换能器，多个所述第一超声换能器作用于所述清洗液，以朝向待清洗物分别发出第一超声波，所述第一超声波的频率范围为0.1MHz-50MHz；
第二超声换能器，所述第二超声换能器作用于所述清洗液，以朝向所述待清洗物发出第二超声波，所述第二超声波的频率范围为2KHz-1000KHz；
第一信号调控器，与各所述第一超声换能器通信连接，以调控各所述第一超声换能器的输出；
其中，多个所述第一超声波相互叠加能够形成梯度声场，所述第一信号调控器能够通过调控所述梯度声场的极大值和/或极小值的位置，以使所述微泡移动至预定位置；所述第二超声波能使得所述微泡破裂。
2.根据权利要求1所述的超声清洗装置，其特征在于，所述第一超声换能器位于所述清洗槽内，并被配置为：能够通过所述清洗液传递所述第一超声波；
或者，所述第一超声换能器位于所述清洗槽外且与所述清洗槽贴合设置，并被配置为：能够通过所述清洗槽和所述清洗液传递所述第一超声波。
3.根据权利要求1所述的超声清洗装置，其特征在于，所述第二超声换能器位于所述清洗槽内，并被配置为：能够通过所述清洗液传递所述第二超声波；
或者，所述第二超声换能器位于所述清洗槽外且与所述清洗槽贴合设置，并被配置为：能够通过所述清洗槽和所述清洗液传递所述第二超声波。
4.根据权利要求1所述的超声清洗装置，其特征在于，所述第一信号调控器能够调控所述梯度声场的频率、相位和/或强度，以改变所述梯度声场的极大值和/或极小值的位置。
5.根据权利要求1所述的超声清洗装置，其特征在于，所述超声清洗装置还包括第二信号调控器，所述第二信号调控器与所述第二超声换能器通信连接，以调控所述第二超声波的频率和/或强度。
6.根据权利要求1所述的超声清洗装置，其特征在于，所述待清洗物具有内腔，所述超声清洗装置还包括低压蠕动泵，所述低压蠕动泵用于输送所述清洗液至所述内腔中。
7.根据权利要求1所述的超声清洗装置，其特征在于，所述超声清洗装置还包括微泡发生器，所述微泡发生器能够作用于所述清洗液以产生用于超声清洗的所述微泡。
8.根据权利要求7所述的超声清洗装置，其特征在于，所述微泡发生器能控制所述微泡的平均粒径。
9.根据权利要求1所述的超声清洗装置，其特征在于，所述超声清洗装置还包括有位置调节机构，所述位置调节机构设置于所述清洗槽中，所述位置调节机构与所述待清洗物连接，所述位置调节机构能够调节所述待清洗物与所述第一超声换能器的相对位置。
10.一种超声清洗办法，其特征在于，包括如下步骤：
准备如权利要求1至9中任一项所述的超声清洗装置；
将所述待清洗物放入所述清洗槽中，向所述清洗槽中注入所述清洗液，以使所述待清洗物被所述清洗液浸渍；
控制各所述第一超声换能器发出所述第一超声波，以在所述清洗槽中形成所述梯度声场；
通过所述信号调控器调控所述梯度声场的极大值和/或极小值的位置，以使所述微泡受到声辐射力的驱动移动至所述预定位置；
控制所述第二超声换能器发出所述第二超声波，以激励所述微泡破裂。
11.根据权利要求10所述的超声清洗办法，其特征在于，还包括如下步骤：
根据所述待清洗物的尺寸、形状和/或材质，确定所述预定位置和/或所述第一超声波的频率、初始相位和/或强度。
12.一种超声清洗装置，其特征在于，包括：
清洗槽，用于容置具有微泡的清洗液；
多个第三超声换能器，多个所述第三超声换能器作用于所述清洗液，以分别朝向待清洗物发出超声波；
信号调控器，与所述第三超声换能器通信连接，以调控所述第三超声换能器的输出；
其中，所述超声波包括第一超声波，所述第一超声波的频率范围为0.1MHz-50MHz，多个所述第一超声波相互叠加能形成梯度声场，所述信号调控器能够通过调控所述梯度声场的极大值和/或极小值的位置，以使所述微泡移动至预定位置；并且，在所述信号调控器的调控下，至少一个所述第三超声换能器能够发出使得所述微泡破裂的第二超声波，所述第二超声波的频率范围为2KHz-1000KHz。
13.根据权利要求12所述的超声清洗装置，其特征在于，所述第三超声换能器位于所述清洗槽内，并被配置为：能够通过所述清洗液传递所述超声波；
或者，所述第三超声换能器位于所述清洗槽外且与所述清洗槽贴合设置，并被配置为：能够通过所述清洗槽的槽壁和所述清洗液传递所述超声波。
14.根据权利要求12所述的超声清洗装置，其特征在于，所述信号调控器能够调控所述梯度声场的频率、相位和/或强度，以改变所述梯度声场的极大值和/或极小值的位置。
15.根据权利要求12所述的超声清洗装置，其特征在于，所述待清洗物具有内腔，所述超声清洗装置还包括低压蠕动泵，所述低压蠕动泵用于输送所述清洗液至所述内腔中。
16.根据权利要求12所述的超声清洗装置，其特征在于，所述超声清洗装置还包括微泡发生器，所述微泡发生器能够作用于所述清洗液以产生用于超声清洗的所述微泡。
17.根据权利要求16所述的超声清洗装置，其特征在于，所述微泡发生器能控制所述微泡的平均粒径。
18.根据权利要求12所述的超声清洗装置，其特征在于，所述超声清洗装置还包括有位置调节机构，所述位置调节机构设置于所述清洗槽中，所述位置调节机构与所述待清洗物连接，所述位置调节机构能够调节所述待清洗物与所述第三超声换能器的相对位置。
19.一种超声清洗办法，其特征在于，包括如下步骤：
准备如权利要求12至18任一项所述的超声清洗装置；
将所述待清洗物放入所述清洗槽中，向所述清洗槽中注入所述清洗液，以使所述待清洗物被所述清洗液浸渍；
控制各所述第三超声换能器发出所述第一超声波，以在所述清洗槽中形成所述梯度声场；
通过所述信号调控器调控所述梯度声场的极大值和/或极小值的位置，以使所述微泡受声辐射力的驱动移动至所述预定位置；
所述信号调控器控制至少一个所述第三超声换能器发出所述第二超声波，以激励所述微泡破裂。
20.根据权利要求19所述的超声清洗办法，其特征在于，还包括如下步骤：
根据所述待清洗物的尺寸、形状和/或材质，确定所述预定位置和/或所述第一超声波的频率、初始相位和/或强度。
21.一种超声清洗装置，其特征在于，包括：
清洗槽，用于容置具有微泡的清洗液；
第一超声换能器，所述第一超声换能器作用于所述清洗液，以朝向待清洗物发出第一超声波，所述第一超声波的频率范围为0.1MHz-50MHz；
第二超声换能器，所述第二超声换能器作用于所述清洗液，以朝向所述待清洗物发出第二超声波，所述第二超声波的频率范围为2KHz-1000KHz；
其中，所述待清洗物具有共振态，所述第一超声波能够激发所述共振态，以使得所述微泡朝向所述待清洗物移动至预定位置；所述第二超声波能使得所述微泡破裂。
22.根据权利要求21所述的超声清洗装置，其特征在于，所述第一超声换能器位于所述清洗槽内，并被配置为：能够通过所述清洗液传递所述第一超声波；
或者，所述第一超声换能器位于所述清洗槽外且与所述清洗槽贴合设置，并被配置为：能够通过所述清洗槽和所述清洗液传递所述第一超声波。
23.根据权利要求21所述的超声清洗装置，其特征在于，所述第二超声换能器位于所述清洗槽内，并被配置为：能够通过所述清洗液传递所述第二超声波；
或者，所述第二超声换能器位于所述清洗槽外且与所述清洗槽贴合设置，并被配置为：能够通过所述清洗槽和所述清洗液传递所述第二超声波。
24.根据权利要求21所述的超声清洗装置，其特征在于，所述超声清洗装置还包括第一信号调控器，所述第一信号调控器与所述第一超声换能器通信连接，以调控所述第一超声波的频率。
25.根据权利要求21所述的超声清洗装置，其特征在于，所述超声清洗装置还包括第二信号调控器，所述第二信号调控器与所述第二超声换能器通信连接，以调控所述第二超声波的频率和/或强度。
26.根据权利要求21所述的超声清洗装置，其特征在于，所述待清洗物具有内腔，所述超声清洗装置还包括低压蠕动泵，所述低压蠕动泵用于输送所述清洗液至所述内腔中。
27.根据权利要求21所述的超声清洗装置，其特征在于，所述超声清洗装置还包括微泡发生器，所述微泡发生器能够作用于所述清洗液以产生用于超声清洗的所述微泡。
28.根据权利要求27所述的超声清洗装置，其特征在于，所述微泡发生器能控制所述微泡的平均粒径。
29.一种超声清洗办法，其特征在于，包括如下步骤：
准备如权利要求21至28任一项所述的超声清洗装置；
将所述待清洗物放入所述清洗槽中，向所述清洗槽中注入所述清洗液，以使所述待清洗物被所述清洗液浸渍；
控制所述第一超声换能器发出所述第一超声波，以激发所述待清洗物的共振态，使得所述微泡能够朝向所述待清洗物移动至所述预定位置；
控制所述第二超声换能器发出所述第二超声波，以激励所述微泡破裂。
30.根据权利要求29所述的超声清洗办法，其特征在于，还包括如下步骤：
根据所述待清洗物的尺寸、形状和/或材质，确定所述预定位置和/或所述第一超声波的频率。
31.一种超声清洗装置，其特征在于，包括：
清洗槽，用于容置具有微泡的清洗液；
第三超声换能器，所述第三超声换能器作用于所述清洗液，以朝向待清洗物发出超声波；
信号调控器，与所述第三超声换能器通信连接，以调控所述第三超声换能器的输出频率；
其中，所述待清洗物具有共振态，所述超声波包括用于激发所述共振态的第一超声波，以使得所述微泡朝向所述待清洗物移动至预定位置，所述第一超声波的频率范围为0.1MHz-50MHz；并且，在所述信号调控器的调控下，所述第三超声换能器还能够发出使得所述微泡破裂的第二超声波，所述第二超声波的频率范围为2KHz-1000KHz。
32.根据权利要求31所述的超声清洗装置，其特征在于，所述第三超声换能器位于所述清洗槽内，并被配置为：能够通过所述清洗液传递超声波；
或者，所述第三超声换能器位于所述清洗槽外且与所述清洗槽贴合设置，并被配置为：能够通过所述清洗槽的槽壁和所述清洗液传递超声波。
33.根据权利要求31所述的超声清洗装置，其特征在于，所述信号调控器能够调控所述第一超声波的频率和/或强度，和/或，所述信号调控器能够调控所述第二超声波的频率和/或强度。
34.根据权利要求31所述的超声清洗装置，其特征在于，所述待清洗物具有内腔，所述超声清洗装置还包括低压蠕动泵，所述低压蠕动泵用于输送所述清洗液至所述内腔中。
35.根据权利要求31所述的超声清洗装置，其特征在于，所述超声清洗装置还包括微泡发生器，所述微泡发生器能够作用于所述清洗液以产生用于超声清洗的所述微泡。
36.根据权利要求35所述的超声清洗装置，其特征在于，所述微泡发生器能控制所述微泡的平均粒径。
37.一种超声清洗办法，其特征在于，包括如下步骤：
准备如权利要求31至36任一项所述的超声清洗装置；
将所述待清洗物放入所述清洗槽中，向所述清洗槽中注入所述清洗液，以使所述待清洗物被所述清洗液浸渍；
控制所述第三超声换能器发出所述第一超声波，以激发所述待清洗物的所述共振态，使得所述微泡能够朝向所述待清洗物移动至所述预定位置；
控制所述第三超声换能器发出所述第二超声波，以激励所述微泡破裂。
38.根据权利要求37所述的超声清洗办法，其特征在于，还包括如下步骤：
根据所述待清洗物的尺寸、形状和/或材质，确定所述预定位置和/或所述第一超声波的频率。
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