本文在非接触的激光多普勒光学测量方法基础上，对U3000型粗铝线键合机实验平台的超声换能系统，进行了较为完整和系统的实验研究：对换能系统的实际加卸载过程进行非稳态的实验研究；对换能系统进行频响实验研究；并对换能系统进行电学阻抗测试及匹配实验研究。主要研究如下： 1．开发基于激光多普勒测速仪和数字示波器的测试系统，根据测试理论，获得实际加卸载过程中，换能系统驱动电压电流信号和响应速度信号，以此为基础分析换能系统。由测得的瞬时电压电流信号获得系统的瞬时功率，根据功率信号的特征将加卸载过程分为振荡段、正功率段和负功率段分析换能系统工作过程；运用信号处理方法分辨出每个阶段的起止时间；建立输入与输出关系的数学模型；运用FFT对驱动和响应信号进行频谱分析。 2．基于激光多普勒测速仪和数字示波器建立换能系统频响测试平台，开发了基于89C51单片机和模拟开关的控制电路，控制对PZT换能器的加载时间，以及实现对数据采集设备的触发功能；研究了数据处理方法，通过Hilben变换获得所测量的解析信号，从而得到系统的频响曲线；应用复模态理论识别系统实际振动参数，如固有频率、结构阻尼、刚度、机械品质因数等；分析了不同驱动电压下系统特性的变化；研究了键合工具对换能系统特性的影响，并提出改进意见。 3．根据超声换能系统的等效电路模型，以及求取模型参数的导纳圆法，用阻抗分析仪测得实际夹持状态下，超身换能系统的电学导纳曲线，利用导纳圆法求得系统的各项参数，分析系统的阻抗特性；并实验测试不同劈刀安装长度和连接松紧度，对系统参数和阻抗特性的影响，说明劈刀安装长度和松紧度影响换能系统阻抗特性的规律，给出阻抗匹配最佳的工况，用于换能系统结构的优化。