很早以前， 人們發現房屋、樹木等物在太陽光照射下會投出影子， 這些影子的變化有一定的規律。 於是便在平地上直立一根竿子或石柱來觀察影子的變化， 這根立竿或立柱就叫做“表”；用一把尺子測量表影的長度和方向， 則可知道時辰。 後來， 發現正午時的表影總是投向正北方向， 就把石板製成的尺子平鋪在地面上， 與立表垂直， 尺子的一頭連著表基， 另一頭則伸向正北方向， 這把用石板製成的尺子叫“圭”。 正午時表影投在石板上， 古人就能直接讀出表影的長度值。
經過長期觀測， 古人不僅瞭解到一天中表影在正午最短， 而且得出一年內夏至日的正午，
在現存的河南登封觀星臺上， 40尺的高臺和128尺長的量天尺也是一個巨大的圭表。
日晷又稱“日規”， 是我國古代利用日影測得時刻的一種計時儀器。 通常由銅制的指針和石制的圓盤組成。 銅制的指標叫做“晷針”， 垂直地穿過圓盤中心， 起著圭表中立竿的作用， 因此， 晷針又叫“表”， 石制的圓盤叫做“晷面”， 安放在石臺上， 呈南高北低， 使晷面平行於天赤道面， 這樣， 姓氳納隙蘇彌趕蟣碧旒露蘇彌趕蚰鹹旒Ｔ陘忻嫻惱戳矯嬋袒?2個大格，
由於從春分到秋分期間， 太陽總是在天赤道的北側運行， 因此， 晷針的影子投向晷面上方；從秋分到春分期間， 太陽在天赤道的南側運行， 因此， 晷針的影子投向晷面的下方。 所以在觀察日晷時， 首先要瞭解兩個不同時期晷針的投影位置。
漏刻是古代的一種計時工具， 不僅古代中國用， 而且古埃及、古巴比倫等文明古國都使用過。 漏是指計時用的漏壺， 刻是指劃分一天的時間單位， 它通過漏壺的浮箭來計量一晝夜的時刻。 最初， 人們發現陶器中的水會從裂縫中一滴一滴地漏出來， 於是專門製造出一種留有小孔的漏壺， 把水注入漏壺內， 水便從壺孔中流出來， 另外再用一個容器收集漏下來的水，
現存於北京故宮博物院的銅壺漏刻是西元1745年製造的，最上面漏壺的水從雕刻精緻的龍口流出，依次流向下壺，箭壺蓋上有個銅人仿佛報著箭杆，箭杆上刻有96格，每格為15分鐘，人們根據銅人手握箭杆處的標誌來報告時間。
渾儀是我國古代的一種天文觀測儀器。在古代，“渾”字含有圓球的意義。古人認為天是圓的，形狀像蛋殼，出現在天上的星星是鑲嵌在蛋殼上的彈丸，地球則是蛋黃，人們在這個蛋黃上測量日月星辰的位置。因此，把這種觀測天體位置的儀器叫做“渾儀”。
最初，渾儀的結構很簡單，只有三個圓環和一根金屬軸。最外面的那個圓環固定在正南北方向上，叫做“子午環”；中間固定著的圓環平行於地球赤道面，叫做“赤道環”；最裡面的圓環可以繞金屬軸旋轉，叫做“赤經環”；赤經環與金屬軸相交於兩點，一點指向北天極，另一點指向南天極。在赤經環面上裝著一根望筒，可以繞赤經環中心轉動，用望筒對準某顆星星，然後，根據赤道環和赤經環上的刻度來確定該星在天空中的位置。
後來，古人為了便於觀測太陽、行星和月球等天體，在渾儀內又添置了幾個圓環，也就是說環內再套環，使渾儀成為多種用途的天文觀測儀器。
天體儀，古稱“渾象”，是我國古代一種用於演示天象的儀器。我國古人很早就會製造這種儀器，它可以用來直觀、形象地瞭解日、月、星辰的相互位置和運動規律，可以說天體儀是現代天球儀的直接祖先。北京古觀象臺上安置的天體儀，是我國現存最早的天體儀，制於清康熙年間，重3850公斤。天體儀的主要組成部分是一個空心銅球，球面上刻有縱橫交錯的網格，用於量度天體的具體位置；球面上凸出的小圓點代表天上的亮星，它們嚴格地按照亮星之間的相互位置標刻。整個銅球可以繞一根金屬軸轉動，轉動一周代表一個晝夜，球面與金屬軸相交於兩點：北天極和南天極。兩個極點的指尖，固定在一個南北正立著的大圓環上，大圓環垂直地嵌入水準大圈的兩個缺口內，下面四根雕有龍頭的立柱支撐著水準大圈，托著整個天體儀。利用渾象，無論是白天還是陰天的夜晚，人們都可以隨時瞭解當時應該出現在天空的星空圖案。
水運儀象台是宋代蘇頌、韓公廉等人設計製造的一座大型天文儀器，它把觀測天象的渾儀、演示天象的渾象和報時裝置巧妙地結合在一起，是我國古代一項卓越的創造。水運儀象台高約12米，寬約7米，呈下寬上窄的正方台形，全部為木建築結構。全台分為三部分，最上層是一個可以開閉屋頂的木屋，裡面放置一架銅制渾儀，用來觀測天象；中間部分是一間密室，放置渾象，可以隨時演示天象；最為有趣的是下面的報時裝置，在台的南面可以看到五層木閣，每一層木閣裡都有報時的小木人，他們各司其職，根據不同的時刻，輪流出來報時。它的一套動力裝置“可能是歐洲中世紀天文鐘的直接祖先”。
從而取得比較精確的時刻。現存於北京故宮博物院的銅壺漏刻是西元1745年製造的，最上面漏壺的水從雕刻精緻的龍口流出，依次流向下壺，箭壺蓋上有個銅人仿佛報著箭杆，箭杆上刻有96格，每格為15分鐘，人們根據銅人手握箭杆處的標誌來報告時間。
渾儀是我國古代的一種天文觀測儀器。在古代，“渾”字含有圓球的意義。古人認為天是圓的，形狀像蛋殼，出現在天上的星星是鑲嵌在蛋殼上的彈丸，地球則是蛋黃，人們在這個蛋黃上測量日月星辰的位置。因此，把這種觀測天體位置的儀器叫做“渾儀”。
最初，渾儀的結構很簡單，只有三個圓環和一根金屬軸。最外面的那個圓環固定在正南北方向上，叫做“子午環”；中間固定著的圓環平行於地球赤道面，叫做“赤道環”；最裡面的圓環可以繞金屬軸旋轉，叫做“赤經環”；赤經環與金屬軸相交於兩點，一點指向北天極，另一點指向南天極。在赤經環面上裝著一根望筒，可以繞赤經環中心轉動，用望筒對準某顆星星，然後，根據赤道環和赤經環上的刻度來確定該星在天空中的位置。
後來，古人為了便於觀測太陽、行星和月球等天體，在渾儀內又添置了幾個圓環，也就是說環內再套環，使渾儀成為多種用途的天文觀測儀器。
天體儀，古稱“渾象”，是我國古代一種用於演示天象的儀器。我國古人很早就會製造這種儀器，它可以用來直觀、形象地瞭解日、月、星辰的相互位置和運動規律，可以說天體儀是現代天球儀的直接祖先。北京古觀象臺上安置的天體儀，是我國現存最早的天體儀，制於清康熙年間，重3850公斤。天體儀的主要組成部分是一個空心銅球，球面上刻有縱橫交錯的網格，用於量度天體的具體位置；球面上凸出的小圓點代表天上的亮星，它們嚴格地按照亮星之間的相互位置標刻。整個銅球可以繞一根金屬軸轉動，轉動一周代表一個晝夜，球面與金屬軸相交於兩點：北天極和南天極。兩個極點的指尖，固定在一個南北正立著的大圓環上，大圓環垂直地嵌入水準大圈的兩個缺口內，下面四根雕有龍頭的立柱支撐著水準大圈，托著整個天體儀。利用渾象，無論是白天還是陰天的夜晚，人們都可以隨時瞭解當時應該出現在天空的星空圖案。
水運儀象台是宋代蘇頌、韓公廉等人設計製造的一座大型天文儀器，它把觀測天象的渾儀、演示天象的渾象和報時裝置巧妙地結合在一起，是我國古代一項卓越的創造。水運儀象台高約12米，寬約7米，呈下寬上窄的正方台形，全部為木建築結構。全台分為三部分，最上層是一個可以開閉屋頂的木屋，裡面放置一架銅制渾儀，用來觀測天象；中間部分是一間密室，放置渾象，可以隨時演示天象；最為有趣的是下面的報時裝置，在台的南面可以看到五層木閣，每一層木閣裡都有報時的小木人，他們各司其職，根據不同的時刻，輪流出來報時。它的一套動力裝置“可能是歐洲中世紀天文鐘的直接祖先”。