地震儀的鼻祖
公元132年東漢都城洛陽發生了一件事，太史令張衡發明了一種儀器，它能知道什麼時候、哪裏發生了地震。隻要那個方向發生了地震，儀器上那個方向的龍口就張開，龍口中的小銅珠就落入下方的蟾蜍口中而發出響聲。
這件事引起朝中大臣們的紛紛議論，有不相信的，也有表示懷疑的。但時間一久，人們對這件事也就淡忘了。過了幾年，公元138年的一天，張衡發明的那架儀器朝西方向的龍口突然張開，小銅珠落入蟾蜍口中。這說明小鋼珠落入蟾蜍口中的時候西方發生了地震，但當時洛陽並沒有人感覺到有什麼震動。於是滿朝文武又是議論紛紛，說張衡的那架儀器不可靠。但過不多久，現在甘肅境內的地方官府奏報來到，奏報稱那裏發生了一次強烈地震。這件事使當時的人們對張衡的那架儀器十分信服，史籍中也稱其“驗之以事，合契若神”。
張衡發明的那架儀器就是世界上第一架地震儀——候風地動儀。《後漢書·張衡傳》記載說“地動儀以精銅製成，圓徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊。”
尊裏部主要構件是中間一根高而細的銅柱，張衡稱之為“都柱”。都柱在接受到地震產生的地震波後，就向波源方向傾倒。在都柱周圍架設有8條通道，使傾倒的都柱隻能往一道中滑倒，其所倒方向即是地震發生的方向。尊外相應地設置8條口含小鋼珠的龍，分別朝著8個方向。每個龍頭下麵都有一隻蟾蜍張口向上，準備接住落下的小銅珠。都柱受地震波的震動而傾倒時，敲動一個像弩機裝置似的牙機，利用杠杆原理傳動，使龍首張開口，小銅珠便落入蟾蜍口中發出聲響，人們就知道什麼時候什麼方向發生了地震。
張衡發明的候風地動儀雖然隻能測知地震震中發生的大概方位，但在文明發展史上卻是一項了不起的發明。一直到19世紀，世界才出現真正用來觀測地震的儀器。候風地動儀領先世界地震科技達1800年，因此被公認為地震儀的鼻祖。
著名的渾儀
渾儀是中國古代用於測量天體球麵坐標的觀測儀器，它是由一重重的同心圓環構成，整體看起來就像一個圓球。有資料表明，在公元前4世紀中葉，中國就已經使用渾儀觀測天象了，比古希臘約早60年。
渾儀的最基本構件是四遊儀和赤道環。四遊儀由窺管和一個雙重的圓環組成。窺管是一根中空的管子，類似於近代的天文望遠鏡，隻是沒有鏡頭。
雙重圓環叫四遊環，也叫赤經環，環麵上刻有周天度數，可以繞著極軸旋轉，窺管夾在四遊環上，可以在雙環裏滑動。轉動四遊環，並移動窺管的位置，就可以觀測任何的天區。赤道環在四遊環外，上亦刻有周天度數，固定在與天球赤道平行的平麵上。這樣，就可以通過窺管觀測到待測量的天區或星座，並得出該天體與北極間的距離，稱“去極度”，以及該天體與二十八宿距星的距離，稱“入宿度”。去極度和入宿度是表示天體位置的最主要數據。
渾儀的改進和完善，經曆了一個由簡而繁，而又由繁而簡的曆程。從漢代到北宋，渾儀的環數不斷增加。首先增加的是黃道環，用以觀測太陽的位置。接著又增加了地平環和子午環，地平環固定在地平方向，子午環固定在天體的極軸方向。這樣，渾儀便形成了二重結構。唐代起，渾儀又發展成三重結構。最外麵的一層叫六合儀，由固定在一起的地平環、子午環和外赤道環組成，因東西、南北、上下6個方向叫六合，故名。第二重叫三辰儀，由黃道環、白道環和內赤道環組成，可以繞極軸旋轉。其中白道環用以觀測月亮的位置。最裏層是四遊儀。北宋時，又增加有二分環和二至環，即過二分（春分、秋分）點和二至（夏至、冬至）點的赤經環。
多重環結構的渾儀雖是一傑出的創造，在天文學史上也起過重要的作用，但其自身也存在著兩大缺陷。一是要把這麼多的圓環組裝得中心都相重合，十分困難，因而易產生中心差，造成觀測的偏差。二是每個環都會遮蔽一定的天區，環數越多，遮蔽的天區也越大，這就妨礙觀測，降低使用效率。
為解決這兩個缺陷，從北宋起即開始探索渾儀的簡化途徑。這個渾儀改革的途徑由北宋的沈括開辟，元代的郭守敬完成。沈括由兩個方麵進行改革：一是取消白道環，借助數學方法來推算月亮的位置；二是改變一些環的位置，使遮蔽的天區盡量減少。而郭守敬又取消了黃道環，並把原有的渾儀分為兩個獨立的儀器，即簡儀和立運儀。
簡儀由四遊儀、赤道環和百刻環組成。赤道環的位置移至旋轉軸的南端，這一方式，至今在各國的天文台上安裝望遠鏡時，還廣泛地被采用。百刻環的安裝是一創新，環上等分成100刻，分為12個時辰，每刻又分作36分。
它固定在赤道環內，既可承托赤道環，又可得到真太陽時的讀數。四遊儀窺管兩端各設有十字線，這是後世望遠鏡中十字絲的肇始。
立運儀與簡儀裝於同一底座上，由兩個圓環組成。一個是平鋪的“經緯環”，代表地平環，環麵上刻有方位。一個是“立運雙環”，中夾有窺管，可測量天體的地平經度和緯度。