随着人们对高超声速飞行器及其有关技术不断的深入研究，其在飞行过程中所面对的热障问题日益凸显。为了解决这一热障问题，准确研究多场耦合环境，尤其是复杂温度环境下结构的振动特性便显得非常重要。在研究这一问题的众多分析方法中，对热模态的分析是各种分析方法的基础，是研究的关键。　　在当前，国内外对热模态的研究主要还处于仿真分析的阶段。相关试验工作的开展并不多。与此同时，因为热模态试验本身具有的特殊性，一方面试验中通常将结构上温度场分布视为理想情况，仅看重试验中振动信号的有关测试。这就给热模态分析带来了较大的误差，使得实验结果难以为仿真提供有效的参考。另一方面，振动信号的测试也较为困难。　　本文使用基于数字图像相关方法的模态参数识别手段，从梯度温度场的角度出发，建立在准确测量得到的温度场的基础上，完成了热模态试验。试验结果表明，由梯度温度导致的热应力对结构振动特性的影响较为明显。本文的主要研究工作如下:　　(1)相关理论的概述。热模态试验研究中涉及了一系列有关分析理论，包括热辐射理论、传热理论、振动理论、热应力理论、数字图像相关理论和模态参数识别理论等。文中将这些理论汇总，并做了简要的介绍。　　(2)试验系统的搭建。为了完成梯度温度下的热模态试验，根据试验要求和期望达到的试验效果，搭建了简单可行的试验系统。　　(3)加热与测量。使用辐射加热理论对加热效果进行预估，以期实现在简单平板结构上产生较大的温度差。同时，用可靠的温度测量手段将结构上的温度分布情况进行实时测量。分析温度测量结果，选择合适的加热方式，并得到加热稳定后结构上准确的温度场分布情况。　　(4)热模态试验。分别使用加速度传感器测振热模态试验方法和基于数字图像相关方法的光测热模态试验方法进行有关试验得到试验结果。并将两者试验结果进行比较。