一种基于自由曲面与热释电效应的日照时数测量系统，包括结构部分、电路部分、光学部分和热释电传感器；所述结构部分包括底座、俯仰调整装置、外壳、玻璃罩、视场限制光阑和金属遮光罩；所述底座用于调整所述测量系统水平；所述俯仰调整装置设置在所述底座上且带有刻度，用于根据纬度调整所述光学部分俯仰角；所述外壳用于装卡和保护所述电路部分。本发明公开的一种基于自由曲面与热释电效应的日照时数测量系统，结构紧凑、合理，通过整体结构设计实现了一种极轴式的日照时数测量系统，简化了跟踪流程，减少了误差传递环节，降低了维护成本；采用热释电探测器作为测量元件，完全覆盖太阳光谱范围，提高了测量精度。