超聲清洗系統最重要的部分是換能器。現存兩種換能器,一種是磁力換能器,由鎳或鎳合金制成;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,它會發生變形,這就是所謂的'壓電效應'。相對來說,磁力換能器是用會在變化的磁場中發生變形的材料制成的。
無論使用何種換能器,通常最基本的因素為其產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,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。