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  1870年,義大利心理學家Angelo Mosso發現當人害怕或恐懼時,脈搏會變化,最早使用儀器偵訊犯人。1885年,其學生切薩雷·龍勃羅梭發明儀器,量度嫌犯血壓轉變作偵訊用途。1914年,義大利心理學家Vittorio Benussi發現,人在說謊時呼吸的吸氣與呼氣的時間比值會產生變化,並製造儀器量度。1910年代心理學家威廉·莫爾頓·馬斯頓研究用作審問德國戰犯的儀器,量度血壓和面板導電率,但最後放棄計劃。  1920年,加利福尼亞大學的John A. Larson發明了一部記錄血壓和面板導電率的儀器,被首次應用到警察長和麥(August Vollmer)任內柏克萊警察局的執法上;Leonarde Keeler後來將儀器改良,加上GSR(Galvanic Skin Reflex)製成「Keeler Polygraph」,併發明行動式測謊機(為現代測謊機之雛形)。至於測謊機的英語"polygraph",是由James MacKenzie於1906年首次使用,當時他把一部由他製造的測量脈搏儀器命名為"ink polygraph"。他於1915年寫了相關研究的第二份論文,1917年重發相關研究的文章。  1930年代,自稱「測謊機之父」的馬斯頓致力推動測謊機在法庭等領域的應用。1938年他出版了《測謊機測試》("The Lie Detector Test")一書,闡述測謊機原理和應用,同年更現身吉列公司的廣告,聲稱測謊機顯示出吉列的刀片比其他牌子優勝。值得一提的是,由馬斯頓創作(並受其妻子啟發)的漫畫角色神奇女俠,其擁有的武器誠實套索,就是使人誠實說出真話的繩套。  1970年,美國Dektor C/S 公司研發聲壓測謊儀(Psychological Stress Evaluation),分析說話聲頻在頻率8至12Hz間的變化情況。1996年,美國國防部發展出電腦化聲紋測謊儀CVSA(Computer Voice Stress Analyzer),可根據受測者說話的聲紋變化測出是否說謊。2001年,美國製造測謊機的三大公司(Lafayette、Stoelting、Axciton)將傳統測謊機電腦化,並配以分析軟體,並加入檢測其他生理反應(如身體晃動程度、手指脈搏波等)。

  首先,調查員會向受測者講解測謊的程式,強調測謊機可測出謊言,告誡受測者要誠實回答問題,然後受測者開始回答問題。測試大致可分為以下四類:

  自推出以來,測謊機的準確性已備受質疑。美國國家科學院(NAS)於2003年發表題為"The Polygraph and Lie Detection"(測謊機與謊言偵察)的研究報告指出,大部分針對測謊機的研究,品質並不理想;經過挑選,該報告找出57個使用「足夠的嚴謹科學方法」的研究。綜合該批研究,報告指測謊機測試對找出真相「較純粹靠運氣強,但決未能盡善盡美」。報告同時指出,該批報告仍然可能高估了測謊機的準確性,故得出的測謊機準確度仍較真實的為高。對於測謊機的準確度,美國國會的美國科技評鑑處在NSA的報告之前所發表的報告結果,與NSA的報告相符。

  1996年9月12日,一名女童於臺灣台北市空軍作戰司令部營區內遭到姦殺身亡,調查局對可能涉案計程車兵江國慶實施測謊檢測,結果未通過,江國慶在1997年8月13日遭執行槍決。2011年1月28日,由臺北地檢署傳喚許榮洲到案說明,經由檢察官訊問後,許榮洲坦承是犯下空軍女童性侵命案的真凶。
測謊機藉著量度和記錄血壓、脈搏、呼吸和面板導電反應等由交感神經引起的生理反應,來判斷正在回答問題的受測者是否說謊。由於此類生理反應是不由自主地產生的,說謊而引起此類生理反應的變化被認為能透露出受測者是否說謊。