古代的计时工具

中国古代计时器的发明时间不晚于战国时代（公元前476～公元前222年）。应用机械原理设计的计时器主要有两大类：一类利用流体力学计时，有漏刻和后来出现的沙漏；一类采用机械传动结构计时，有水运浑天仪、水运仪象台等。此外，还有应用天文原理（根据日影方向测定时间）计时的日晷，它是中国古老的计时器之一。

日 晷

日晷，又称“日规”，是我国古代的一种计时仪器。其原理是利用太阳的投影方向来测定并划分时刻，通常由晷针（表）和晷面（带刻度的表座）组成。利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，被人类沿用达几千年之久。

圭 表

圭表是度量日影长度的一种天文仪器，由“圭”和“表”两个部件组成。和日晷一样，圭表也是利用日影进行测量的古代天文仪器。通俗地说，就是垂直于地面立一根杆，通过观察，记录它正午时影子的长短变化来确定季节的变化。垂直于地面的直杆叫“表”，水平放置于地面上刻有刻度以测量影长的标尺叫“圭”。

漏 刻

漏刻是我国古代一种计量时间的仪器。现存于北京故宫博物院的铜壶漏刻是公元1745年制造的。最上面漏壶的水从雕刻精致的龙口流出，依次流向下壶。箭壶盖上有个铜人仿佛抱着箭杆，箭杆上刻有96格，每格为15分钟，人们根据铜人手握箭杆处的标志来报告时间。

沙 漏

因冬天水易结冰，故改用流沙驱动。《明史·天文志》记载，明初詹希元创造了“五轮沙漏”。五轮沙漏增加了机械齿轮组，用流沙的动力推动齿轮组转动。这样的沙漏设有时刻盘，上面刻有一天的時刻，相当于现在时钟的钟面。时刻盘中心有一根指针，齿轮转动使指针在时刻盘上指示时刻。詹希元还巧妙地在中轮上添加了一组机械传动装置，这些机械装置能使五轮沙漏上的两个小木人每到整时就转出来击鼓报时。五轮沙漏计时器的结构原理和现代钟表的结构原理几乎相同。

水运浑天仪

水运浑天仪也称漏水浑天仪，用一个直径四尺多的铜球，上面刻有二十八宿、中外星官以及黄赤道、南北极、二十四节气、恒显圈、恒隐圈等，成一浑象，再用一套转动机械，把浑象和漏壶结合起来，以漏壶流水控制浑象，使它与天球同步转动，以显示星空的周日视运动。它还有一个附属机构，即“瑞轮冥荚”（张衡发明的计时器），是一种机械日历，由传动装置和浑象相连，从每月初一起，每天生一叶片；月半后每天落一叶片。它所用的两级漏壶是现今所知最早的关于两级漏壶的记载。

天体仪

天体仪的主要组成部分是一个空心铜球，球面上刻有纵横交错的网格，用于量度天体的具体位置；球面上凸出的小圆点代表天上的亮星，严格按照亮星之间的相互位置标刻。整个铜球可以绕一根金属轴转动，转动一周代表一个昼夜。

水运仪象台

水运仪象台有一套比较复杂的齿轮传动系统。在枢轮的上方和圆周旁有“天衡”装置——擒纵机构，是在北宋时代把浑仪、浑象和报时装置结合在一起的大型天文仪器，是苏颂、韩公廉等人在开封设计制造的。宋元佑元年（公元1086年）开始设计，到元佑七年全部完成。

大明殿灯漏

大明殿灯漏，因灯漏上有七件宝物，因此又叫七宝灯漏。它是世界上第一台大型水力自鸣钟，比西方钟表早了400多年，由中国元代的郭守敬设计。大明殿灯漏形似宫灯，高五米六。灯漏上部有弯曲的梁，曲梁的两端各装有龙头，龙嘴能张合，龙的眼珠能转动，用这样的动作显示灯漏内的水流是快是慢。灯漏下部四角位置各有一个木人手执钟、鼓、钲、铙响器，一刻鸣钟，二刻击鼓，三刻击钲，四刻击铙，人们可以通过不同的声音判断时间。