随着测试仪器、计算机技术、软件技术的飞速发展，动态试验中，功能强大 的以计算机为主体的试验分析系统逐步取代了依赖于专用信号分析仪的传统的试 验分析系统，且功能更强大、灵活。为以计算机为主体结构的模态特性试验分析 系统硬件，如图3.2所示，主要有以下三个分系统组成
理论与试验相结合的方法把机械结构有限元理论模态分析的正过程和试验模 态分析的逆过程有机地结合起来，并根据实际需要交替反复应用，从而实现了机 械结构的动力修改至动态优化设计的全过程，以求得系统最优的数学模型及其最 优的动态特性模态分析，称为理论——试验模态分析。该方法进一步扩大了前两 种方法工程应用的范围并显著提高其工程应用的效果，己成为目前的发展方向。
本论文以1060型立式加工中心进行研究，该加工中心为立式床身式结构，进给轴为X、Y、Z三座标控制， ******快移速度达20m/min(Z轴：15m/min);主轴为伺服电机动力驱动，功率为 7.5/11Kw，最高转速达8000rpm;采用台湾进口上银双螺母预压C3级滚珠丝杠和 重载精密滚动直线导轨，丝杠两端采用预拉伸机构，大大消除了热变形对机床精 度的影响，机床定位精度达±0.0〇5mm，重复定位精度达±0.003mm;采用进口台 湾刀库，容量16-24把可选，换刀准确可靠，最快换刀时间小于2.5秒；机床数 控操作系统可以客户自选，机床能够实现对各种盘类、板类、壳体、凸轮、模具 等复杂零件一次装夹，完成钻、铣、镗、扩、铰、攻丝等多种工序加工，适合于 多品种、中小批量产品的生产，对复杂、高精度零件的加工更能显示其优越性； 机床如配置第四、五轴，可实现对复杂回转类零件的高效、高精自动化加工。机 床适合航空航天、军工国防、汽车摩托车、工程机械、制冷石化、机车车辆等行 业的中小型零件的高效、高精自动化加工。
模态分析理论是一门融振动理论、信号分析、数据处理、数理统计及自动控 制理论于一体的综合，并结合自身内容的发展，形成的一套独特的理论。模态分 析实质上是一种坐标变换[22][23]t24][25]。其目的在于把原物理坐标系统中描述的相应 向量转换到“模态坐标系统”中来描述。在物理坐标系统中，弹性力和阻尼力往 往和两座标的相对位移与相对速度有关，即对应的矩阵为非对角阵，对于有成千 上万自由度的系统，解非对角阵（或耦合方程）既费时又会产生很大误差。向量 并不一定正交，而模态坐标中的正交向量能更好地反映结构特性。模态试验就是 通过对结构或部件的试验数据的处理和分析寻求其“模态参数”的。主要应用有：
这是试验模态的关键一步，所测量得到的数据的准确性和可靠性直接影响到 模态试验的结果。在某一激振力的作用下被测系统一旦被激振起来，就可以通过 测试仪器测量得到激振力或响应的时域信号，通过数学手段将其转化为频域信号， 就可以得到系统频响函数的平均估计，在某些情况下不要求计算频响函数，只需 要时间历程就可以了。
由于试验条件的关系，本文采用频域识别的方法对机床的模态参数进行识别， 下面简单介绍在频域中的一些模态参数识别方法。分量分析法就是将频响函数分成实部和虚部分量进行分析，式(2-15)是基本 公式，它是一种图解法，即从曲线上直接找出有关参数。
本章简单介绍了模态试验的相关理论和模态分析的基本步骤，包括模态分析 理论与试验模态分析理论，揭示了传递函数与模态参数之间的关系。重点介绍了 从传递函数到得到模态参数的识别过程的理论基础。
本章从试验模态分析的整体观点出发，先讨论了激励系统、力传感器和运动 传感器、测试与分析系统以及具体试验设计的一些基本问题。不同的测试与分析 系统，它们在性能、灵活性、大小和价格等方面是有区别的，需要试验设计者根 据不同的需要进行选取。在确定了模态分析与测试系统后，设计模态分析试验时，试验工程师应当利用尽可能多的信息。从这一观点出发，传递函数的测试这一部 分主要讨论了正确选择响应点和激励点的一些理论和方法;信号采集过程中的一 些参数设置，以及针对不同试验结构的频段选取。本章的试验模态分析技术为后 面具体的机床模态试验设计奠定了基础。
实验模态分析方法可以分为频响函数法（简称测力法）和环境激励法（简称 不测力法）两种，所谓测力法就是在试验过程中需要同时测量激励力和响应的方 法。经典的测力法是利用频域的频响函数（FRF)或时域的脉冲响应函数（IRF) 对模态参数进行估计。频响函数是响应和力的傅里叶变换之比，而脉冲响应函数 也要先测得频响函数然后经傅里叶逆变换（IFFT)获得。因此，测力法必须利用 带测力计的激振器或力锤施加可测量的激励力。测力法可以估计所有的模态参数， 包括固有频率、模态振型、模态阻尼或阻尼比、模态质量和模态刚度，而且精度 较高。
模态试验中，试验夹具和支承系统的设计与验证相当重要。当发现夹具和支 承系统的动态特性对所试验结构有明显影响时，应将试验对象连同夹具一起作为 整体进行动态分析。随着试验对象结构愈来愈大，要设计一个具有理想界面或与 试验对象藕合较小的夹具也愈来愈困难，费用也相当昂贵，有的需从试验方法(如 惯性质量界面和残余柔度)去解决这些矛盾。