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测谎机藉着量度和记录血压、脉搏、呼吸和皮肤导电反应等由交感神经引起的生理反应，来判断正在回答问题的受测者是否说谎[1]。这种仪器现在普遍被认为是垃圾科学的产品[2][3][4]。测谎的原理是认为说谎会不由自主地引起一系列生理反应，因此根据此类生理反应的变化能透露出受测者是否说谎。然而说谎并没有特定的生理反应，因而无法判断测试者是否在说谎[5]。
美国国家科学院在2003年对现有测谎研究进行了全面审查，结论是“几乎没有理由期望测谎仪测试具有极高的准确性”[4]。美国心理学会表示“大多数心理学家都认为，几乎没有证据表明测谎仪测验可以准确检测谎言”[5]。
1870年，意大利心理学家安格洛·摩梭发现当人害怕或恐惧时，脉搏会变化，最早使用仪器侦讯犯人。[6]1885年，其学生切萨雷·龙勃罗梭发明仪器，量度嫌犯血压转变作侦讯用途。[7]1914年，意大利心理学家Vittorio Benussi发现，人在说谎时呼吸的吸气与呼气的时间比值会产生变化，并制造仪器量度。1910年代心理学家威廉·莫尔顿·马斯顿研究用作审问德国战犯的仪器，量度血压和皮肤导电率，但最后放弃计划。[7]
1920年，加利福尼亚大学的约翰劳森发明了一部记录血压和皮肤导电率的仪器，被首次应用到警察长奥古斯都·和麦 任内柏克莱警察局的执法上；Leonarde Keeler后来将仪器改良，加上GSR（Galvanic Skin Reflex）制成“Keeler Polygraph”，并发明便携式测谎机（为现代测谎机之雏形）。[6][8]至于测谎机的英语"polygraph"，是由James MacKenzie于1906年首次使用，当时他把一部由他制造的测量脉搏仪器命名为"ink polygraph"。他于1915年写了相关研究的第二份论文，1917年重发相关研究的文章。[9]
1930年代，自称“测谎机之父”的马斯顿致力推动测谎机在法庭等领域的应用。1938年他出版了《测谎机测试》（The Lie Detector Test）一书，阐述测谎机原理和应用[10]，同年更现身吉列公司的广告，声称测谎机显示出吉列的刀片比其他牌子优胜。[11][12][13]值得一提的是，由马斯顿创作（并受其妻子启发[14][15]）的漫画角色神力女超人，其拥有的武器诚实套索，就是使人诚实说出真话的绳套。[16][14]
1970年，美国Dektor C/S 公司研发声压测谎仪（Psychological Stress Evaluation），分析说话声频在频率8至12Hz间的变化情况。[6]1996年，美国国防部发展出电脑化声纹测谎仪CVSA（Computer Voice Stress Analyzer），可根据受测者说话的声纹变化测出是否说谎。[6]2001年，美国制造测谎机的三大公司（Lafayette、Stoelting、Axciton）将传统测谎机电脑化，并配以分析软件，并加入检测其他生理反应（如身体晃动程度、手指脉搏波等）。[6]
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首先，调查员会向受测者讲解测谎的程序，强调测谎机可测出谎言，告诫受测者要诚实回答问题，然后受测者开始回答问题。测试大致可分为以下四类：[17]
- 相关-无关测试（relevant-irrelevant test）
- 比较受测者回答与案件有关的问题和无关的问题时的生理反应，前者可以是问受测者有否犯案，或是否知道犯人的身份，而无关的问题则不会引起情绪变化（如：“今天是星期五吗？”）犯案者对与案件有关的问题产生的反应，应会比由无关问题引起的反应强烈，而非犯案者对两类问题的反应应该差不多。有批评质疑此类测试的可信性，因为测试以质问的形式进行，可能使受测者紧张，其生理反应可能会与因撒谎而引起的反应相混淆。
- 对照问题测试（control question tests）
- 比较受测者对以下两类问题的生理反应：一、与案件有关的问题；二、一些相信会引起非犯案者生理反应的问题（称作对照问题）。对照问题会问及一些负面的行为，通常是与案件同类的行为，例如在偷窃案中，对照问题可能是“你曾否偷窃？”非犯案者应会对“对照问题”的反应较强烈，而犯案者则应对与案件有关的问题反应较强烈。
- 罪知感问题测试（concealed information tests（CIT）或guilty knowledge tests（GKT））
- 受测者会被问及一组相关的与案件细节有关的问题，而这些细节只有犯案者和探员才知道，例如“你从窗户／大门／阳台进入案发现场”，犯案者应会对含真正答案的问题有较强烈的反应。此类测试只能应用于已发生的案件，难以应用于详情未明的事件。
- 紧张高点法（peak-of-tension test）
- 与CIT类似，分别在于问题是顺序发问（如：“被盗的金额是$1,000？$2,000？$3,000？”如此类推），犯案者的生理反应，应会随着正确答案的逼近而渐强，同时随着正确答案的远离是逐渐平复，调查员试图根据图谱找出真相。
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自推出以来，测谎机的准确性已备受质疑。美国国家科学院（NAS）于2003年发表题为"The Polygraph and Lie Detection"（测谎机与谎言侦察）的研究报告指出，大部分针对测谎机的研究，品质并不理想；经过挑选，该报告找出57个使用“足够的严谨科学方法”的研究。综合该批研究，报告指测谎机测试对找出真相“较纯粹靠运气强，但决未能尽善尽美”。报告同时指出，该批报告仍然可能高估了测谎机的准确性，故得出的测谎机准确度仍较真实的为高。[17]对于测谎机的准确度，美国国会的美国科技评鉴处在NSA的报告之前所发表的报告结果，与NSA的报告相符。[18]
1996年9月12日，一名女童于台湾台北市空军作战司令部营区内遭到奸杀身亡，调查局对可能涉案的士兵江国庆实施测谎检测，结果未通过，江国庆在1997年8月13日遭执行枪决。2011年1月28日，由台北地检署传唤许荣洲到案说明，经由检察官讯问后，许荣洲坦承是犯下空军女童性侵命案的真凶，但之后发现许荣洲是遭到刑求才自白的，故真凶至今可能仍逍遥法外。
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