虚拟仪器技术作为虚拟现实技术的分支，是近年发展起来的一个研究热点。它凭借计算机平台的存储、处理、分析能力，结合计算机软件灵活、适应性强，修改、升级容易等优点，给传统的仪器测控带来巨大冲击。虚拟仪器技术受国家的高度重视，国家自然科学基金连续给予大强度资助，虚拟式试验模态分析仪器系统是自然科学基金资助项目“集成测试机械式虚拟式动态测试仪系统的研究（No.59875090）”及自然科学基金重点项目“面向机械测试的控件化虚拟仪器系统的研究（No.50135050）”的一个组成部分。本文在总结了国内外试验模态分析涉及的理论、软件等已有成果，分析了现有试验模态分析软件一些不足的基础上，根据虚拟仪器的思想，提出了一种面向图元对象的三维实体结构输入输出方法，建立了基于OpenGL图形工业标准的实体输入输出模型，实现了以结点、梁图元、三角形图元、四边形图元等为基础的三维图形的输入、编辑与动态输出等。在此基础上，完成了试验模态分析的结构输入、数据采集、频谱分析、参数识别、振型输出等功能，开发了面向中小型结构，易于使用的虚拟式试验模态分析仪。虚拟式试验模态分析仪主要由以下四个子系统组成：（１） 模型结构输入子系统（２） 数据采集与处理子系统（３） 数据分析与模态参数识别子系统（４） 模态振型输出子系统仪器在整合四个子系统的基础上，保留了它们的相对独立性。输入输出涉及的图形操作、文件结构等方面与有限元软件保持了高度一致，保证了同有限元结构文件的兼容性；数据采集模块与分析模块不仅可以协同工作，也可以独立进行的数据采集、在线和离线的数据分析与参数识别等。仪器为对中小型结构的试验模态分析提供了单模态参数识别与多模态参数识别等多种参数拟合方法，并预留了增加新的拟合分析算法的接口。在仪器验证中，首先选择了一悬臂梁进行测试，并将测试结果与其理论解进行了比较，结果表明仪器能较好识别梁的固有频率，求得其模态振型，达到了预期目的；其次对一摩托车架进行了试验模态分析，试验表明仪器能较好地分析出<WP=5>车架的多阶模态，并显示出其模态振型。总之，虚拟式试验模态分析仪能方便地对中小型结构进行测试，具有性能好、精度高、易升级等优点。本文着重于虚拟仪器思想在试验模态分析中的应用，为试验模态分析的虚拟仪器化提供了一个可以借鉴的思路，并给出了具体实践。论文在最后还指出了仪器有待完善的问题。