一种旋转机械转速非接触测量系统及测量方法，属于旋转机械状态监测领域，本发明为了解决传统光学类的非接触测量方法，无法在恶劣环境中安全平稳运行，无法准确测量旋转轴转速的问题。旋转轴具有导磁特性；弱磁探测传感器，用于感知旋转轴转动过程中对地磁场扰动的弱磁信息，将该弱磁信息传输至弱磁信号调理装置；弱磁信号调理装置，用于将所述弱磁信号转换成电信号后传送至数据采集装置；数据采集装置，用于将所述电信号传送给计算机；计算机，用于对所述电信号进行短时傅里叶变换，得到时间序列下的弱磁信号的频谱，从该频谱中提取频谱能量最大值所对应的频率，根据该频率获得旋转轴的瞬时转速。它用于以非接触测量方式测量旋转机械转速。