本发明公开了一种大气下轴对称谐振子密度1至4次谐波辨识装置及方法，该辨识装置包含：激励模块、夹持模块、测振模块，其中，激励模块用于进行多轴激振，包括功率放大器、至少两个激振器，该功率放大器用于为激振器输入振动信号；夹持模块用于固定谐振子，包括夹持部分和旋转部分，该旋转部分能旋转谐振子至0‑360°的连续角度。本发明的谐波辨识方法通过竖直激振获得不同角度的幅频曲线、通过水平不同方位激振获得不同角度的幅频曲线，获得1至4次谐波密度的方位和幅值。本发明提供的一种大气下轴对称谐振子密度1至4次谐波辨识装置无需精密装配，可适用于大气环境，无需真空环境，有利于实现批量化的谐振子调平，且辨识方法操作简便。