测功机的测量原理是通过测力机构和测速装置测量动力装置的输出转矩和转速，根据公式计算出功率值。常用的测功机有电力测功机、电涡流测功机、水力测功机、磁粉测功机和磁滞测功机。

利用电机测量各种动力机械轴上输出的转矩，并结合转速以确定功率的设备。电力测功机分直流电力测功机和交流电力测功机，用得较多的是交流电力测功机。电力测功机由电机、测力计和测速发电机组合而成。电机的定子由独立的轴承座支撑，它可以在某一角度范围内自由摆动。机壳上带有测力臂，它与测力计配合，可以检测定子所受到的转矩。

利用涡流产生制动转矩来测量机械转矩的装置。它由电磁滑差离合器、测力计和测速发电机组成。被测动力机械与电磁滑差离合器的输入轴连接，带动电枢旋转，磁极则被安装其上的测力臂掣住，只能在一定范围内摆动一角度，配合测力计就可以由此摆动角直接读出电枢与磁极间作用的电磁转矩。略去风摩损耗等测量误差时，此电磁转矩就等于被测动力机械的输出转矩。涡流测功机只能产生制动转矩，不能作为电动机运行。一般用于测量转速上升而转矩下降，或转矩变化而转速基本不变的动力机械。

水力测功机是利用物体在水中运动产生摩擦阻力吸收发动机功率的一种测功装置。由制动器、测力机构、供水系统和指示控制部分组成。制动器是吸收功率的部件，由转子及壳体组成。水通过进水孔进入涡流中心，转子使水在涡流室中做旋转运动，通过与外壳的摩擦，使外壳摆动。控制阀控制出水量以调节水层厚度，水层越厚，水与外壳的摩擦力矩越大，吸收功越多，外壳摆动角度也越大，测力计上的读数相应的增加。

磁粉测功机是由定子、实心转子、激磁线圈、磁粉介质、支架、底板等组成，当磁粉测功机内部线圈通过电流时产生磁场，使内部磁粉按磁力线排成磁链，由磁粉链产生拉力变为阻止转子旋转的阻力，该力即为负载力矩。改变激磁电流即可改变负载力矩。

磁滞测功机是由带齿极定子、空心磁滞杯转子、激磁线圈、底板等组成，当磁滞测功机内部线圈通过电流时则产生磁力线，并形成磁回路而产生转矩，改变激磁电流即可改变测功机滞动转矩从而达到控制负载转矩的目的，完成对负载特性的测试。