热机械分析仪(Thermomechanical Analyzer，缩写为TMA)是一种在程序温度下和非震动载荷作用下，测量物质的形变与温度时间等函数关系的分析仪，主要测量物质的膨胀系数和相转变温度等参数。主要用于测量：复合材料、玻璃、聚合物、陶瓷和金属。配备多种测量系统用于不同几何形状样品的测试，如纤维，棒，膜，柱状体。

热机械分析仪的设计保证了超高的精度，重复性和准确性。该系统构造可以实现在宽泛的温度范围内不同形状和大小样品的各种形变的实验，以满足所有的TMA的需要。通过内置的力/频率发生器，该系统可以执行静态或动态测量。

作为热分析技术大类中的一种，热机械分析仪的基本原理与热膨胀分析仪的原理相近，均是测量固体和液体尺寸随温度变化的仪器。主要是在程序控温下，利用仪器内部的线性可变差动变压器（LVDT）量测材料因热及机械荷重下所产生的尺寸变化，获得在不同荷重情形（如压力或张力）下，试样的膨胀、拉伸、压缩和弯曲的量测等。热机械分析仪的操作模式、测试探头、工作夹具都具有良好的灵活性，同时能够得到灵敏的信号。仪器中的探头由固定在其上面的悬臂梁和螺旋弹簧支撑，通过加马力马达对试样施加载荷。当试样长度（即试样管和探头的相对位置）发生变化时，差动变压器检测到此变化，则连同温度、应力和应变数据，由热机械分析仪中央处理机收集后送到工作站进行数据分析。