我国古代设计和制造了各种精密而先进的天体测量仪器和装置。测量天体的仪器主要有浑仪、简仪等；表演天象的仪器主要是浑象等；还有集多种功能于一身的水运仪象台。

浑仪

浑仪是以“浑天说”为理论基础制造的测量天体的仪器。浑，球也。“浑天说”是中国古代以地球为中心的宇宙理论。浑仪正是按这种理论而设计的，模拟天球，由多个同心圆环组合而成。中国浑仪大约在战国中期至秦汉时期(前4-前1世纪)出现，早期的浑仪比较简单，经过历代天文学家的不断完善，至唐代贞观七年(633年)李淳风设计了一架比较完善的浑天黄道仪。

浑仪在宋代（995-1162年）的百多年中，共制作大型铜浑仪10座，多座单重达2万斤。

简仪

由于浑仪的圈环过于复杂，北宋开始浑仪的改革。元代郭守敬加以革新简化，于1276年制成简化的浑仪，称简仪。它包括相互独立的赤道坐标式装置(世界上最早的大赤道仪)和地平坐标装置(与现代的地平经纬仪相似)，仪器运转灵活，大大增强了仪器的适应性，简仪在窥管两端安有十字丝，这是望远镜中十字丝的鼻祖；为了减少仪器中环与环之间的摩擦，安装了与近代滚柱轴承相似的小圆柱体，是滚柱轴承的最早利用。简仪的创制，是中国天文仪器制造史上的一大飞跃，是当时世界上的一项先进技术，欧洲直到三百多年之后的1598年才由丹麦天文学家第谷发明与之类似的装置。

现保存在南京紫金山天文台的浑仪是按照李淳风的办法制作的；郭守敬创制的简仪，清康熙五十四年(1715年)被传教士纪理安当作废铜熔化处理掉，现保存在南京紫金山天文台的简仪是明代正统二年至七年(1437-1442年)间的复制品。清光绪二十六年(1900年)八国联军侵入北京时，简仪被法军抢去，运到法国大使馆，过了几年才归还；浑仪被德军抢去运往德国波茨坦，第一次世界大战结束后(1921年)才归还中国。1931年“九一八”事变，浑仪和简仪运往南京，1937年12月南京沦陷，两仪被日本侵略军损坏，新中国成立后修复布展。

浑象

它是一种表演天体运行的仪器。它把太阳、月亮、二十八星宿等天体以及赤道和黄道都绘制在一个球面上，能使人不受时间、气候条件的限制，随时观测当时的天象，相当于天球仪。中国的第一架浑象是西汉宣帝甘露二年(前52年)耿寿昌创制。后来历代都重视浑象的制作，张衡、一行、苏颂等天文学家都进行过设计，现存清代天体仪可算是古代浑象的仿制品。

水运浑象和机械日历

东汉张衡（78-139年）以浑象配合漏壶，制造出漏水转动浑象。张衡制成大型浑象，在浑象内部设一套齿轮系统装置，以补偿式漏壶的流水为动力，驱动浑象每日均匀地绕轴旋转一周，使得浑象自动和近似准确演示天体周日活动。不仅如此，浑象还带动一组凸轮轴（当时名瑞轮萱荚）演示一个朔望月中日期的推移，是一个自动机械日历。张衡首创的这一水运浑象，是为后世得到进一步的发展的机械天文钟的先声。

水运仪象台

水运仪象台是以水为动力运转的天文钟。“仪”就是浑仪，“象”就是浑象，巧妙地将浑仪与水运浑象组合成一个整体，融漏壶、浑象、浑仪及报时机械于一体，集测时、守时、报时等功能于一仪，是一种大型综合性仪器，是天文仪器的一大发展。也是古代天文仪器和机械制造达到的一个高峰，至少领先下世界五六个世纪，成为中华民族的骄傲。

苏颂和韩公廉等于北宋元祐元年(1086年)开始设计。到元祐七年全部完成。台高约12米，宽约7米；最上层设置浑仪且有可开闭的屋顶，这完全是现代天文台望远镜观测室活动屋顶的始祖。中层放置浑象，由机轮带动，使浑仪与浑象的转动与天体运动保持同步运转，是近代望远镜随天球同步运转的转仪钟的先驱；下层是报时系统，最为复杂(分为五个小层，首层朝南有门。第一小层有名为“正衡钟鼓楼”，分别有红衣、紫衣和绿衣木人报每个时辰的时初、时正和时刻；第二小层设24个司辰木人，报时初与时正；第三小层有24个木人报时初与时刻)。

郭守敬简仪（明代复制）  它突破了浑仪环圈交错不便观测的缺点，将环组分别架立，装置简便，而效用更广。现置放于南京紫金山天文馆。

明代浑仪  明正统二年至七年（1437-1442年）制造。通高2.45m，装置有六合仪、三长仪、四游仪，用以观测全天恒星的入宿、去极度和日、月、五星的运行，是中国传统的天文仪器。原置北京观星台，1900年被德国掠置波茨坦宫前，至1921年才归还，1935年迁至南京紫金山天文台。

汉代铜漏壶  计时器具。大约出现在西周或稍晚些时候，以漏壶与浑象配合制造出水运浑象。圆筒形，下有三足，通高32.3cm，口径10.6cm，壶身近底处有一小流管，管长3.8cm，管口孔径0.25cm。壶盖上有方形提梁，壶盖与提梁上有正相对的长方形小孔各一，用以安插刻有时辰的沉箭。陕西兴平县茂陵附近西汉空心砖墓出土，陕西兴平县茂陵文物保管所藏。

北宋苏颂主持制成的木构水运仪象台，能用多种形式表现天体的运行。它由水力驱动，其中有一套擒纵机构。水运仪象台代表了当时机械制造的先进水平，是当时世界上先进的天文钟。

这三部分用一套传动装置和一组机轮连接起来，用漏壶水冲动机枪轮，带动浑仪、浑象、报时装置一起转动。可通过控制匀速流动的水来调节枢轮向某一方向等时转动，使浑仪和浑象的转动与天体运动保持同步。在报时装置中巧妙地利用了160多个小木人和钟、鼓、铃、钲四种乐器，不仅可以显示时刻，还能报昏、旦时刻和夜晚的更点。水运仪象台的机械传动装置，开始了现代钟表锚状擒纵器的先声，英国李约瑟认为“很可能是欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。水运仪象台体现了中国古代天文仪器制作的高水平，尤其重要的是它体现出当时中国机械工程技术水平的卓越成就。

水运仪象台在1127年金兵攻陷汴梁叫被破坏。南宋时期，秦桧曾派人寻找苏颂后人并访求苏颂遗书，还请教过朱熹，想把水运仪象台恢复起来，结果始终没有成功。近年，科技部曾拨款某高校研究恢复水运仪象台的课题，尚未见到完成实物的报道。