在中國(guó)古代，為了能夠適應(yīng)當(dāng)時(shí)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和日常生活的需求，人們發(fā)明了很多計(jì)時(shí)儀器，比如圭表、日晷、漏刻等。中國(guó)古代的計(jì)時(shí)工具創(chuàng)制很早，不晚于戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，而且它們各有所長(zhǎng),分別流行于不同時(shí)代,應(yīng)用于不同的場(chǎng)合。應(yīng)用機(jī)械原理設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)器主要分為兩大類，一類利用流體力學(xué)計(jì)時(shí)，有刻漏和后來(lái)出現(xiàn)的沙漏；一類采用機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)計(jì)時(shí)，有渾天儀、水運(yùn)儀象臺(tái)等。此外，還有應(yīng)用天文原理（大都根據(jù)日影方向測(cè)定時(shí)間）計(jì)時(shí)的日晷，它也是中國(guó)最古老的計(jì)時(shí)器之一。下面舉幾個(gè)簡(jiǎn)單的例子。 

圭表是一種既簡(jiǎn)單又重要的測(cè)天儀器，它由垂直的表和水平的圭組成。它利用了立竿見(jiàn)影的道理來(lái)測(cè)量日影長(zhǎng)度。主要功能是測(cè)定冬至日，并進(jìn)而確定回歸年長(zhǎng)度。此外，通過(guò)觀測(cè)表影的變化可確定方向和節(jié)氣。

圭表是古代漢族科學(xué)家最早發(fā)明的度量日影長(zhǎng)度的一種天文儀器，他和日晷一樣，也是利用日影進(jìn)行測(cè)量的。圭表由“圭”和“表”兩個(gè)部件組成，直立于平地上測(cè)日影的標(biāo)桿和石柱，叫做表；正南正北方向平放的測(cè)定表影長(zhǎng)度的刻板，叫做圭。在不同季節(jié) ，太陽(yáng)的出沒(méi)方位和正午高度不同，并有周期變化的規(guī)律。于露天將圭平置于表北面，根據(jù)正午時(shí)分圭上表影，測(cè)量、比較和標(biāo)定日影的周日、周年變化，可以定方向、測(cè)時(shí)間、求出周年常數(shù)、劃分季節(jié)和制定歷法。圭表測(cè)影是中國(guó)古代天文學(xué)的主要觀測(cè)手段之一，使得在很長(zhǎng)一段歷史時(shí)期內(nèi)，中國(guó)所測(cè)定的回歸年數(shù)值的準(zhǔn)確度斗居世界第一。

日晷又稱“日規(guī)”，是我國(guó)古代利用日影測(cè)得時(shí)刻的又一種計(jì)時(shí)儀器。通常由銅制的指針和石制的圓盤組成。銅制的指針叫做“晷針”， 石制的圓盤叫做“晷面”。使用時(shí)，觀察日影投在盤上的位置，就能分辨出不同的時(shí)間。日晷的計(jì)時(shí)精度能準(zhǔn)確到刻（15分鐘）。

運(yùn)作原理：

　　在一天中，被太陽(yáng)照射到的物體投下的影子在不斷地改變著：

　　第一是影子的長(zhǎng)短在改變。早晨的影子最長(zhǎng)，隨著時(shí)間的推移，影子逐漸變短，一過(guò)中午它又重新變長(zhǎng)；

　　第二是影子的方向在改變。在北半球，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在東方。從原理上來(lái)說(shuō)，根據(jù)影子的長(zhǎng)度或方向都可以計(jì)時(shí)，但根據(jù)影子的方向來(lái)計(jì)時(shí)更方便一些。故通常都是以影子的方位計(jì)時(shí)。隨著時(shí)間的推移，晷針上的影子慢慢地由西向東移動(dòng)。移動(dòng)著的晷針影子好像是現(xiàn)代鐘表的指針，晷面則是鐘表的表面，以此來(lái)顯示時(shí)刻。

　　早晨，影子投向盤面西端的卯時(shí)附近；當(dāng)太陽(yáng)達(dá)正南最高位置（上中天）時(shí)，針影位于正北（下）方，指示著當(dāng)?shù)氐奈鐣r(shí)正時(shí)刻。午后，太陽(yáng)西移，日影東斜，依次指向未、申、酉各個(gè)時(shí)辰。

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　優(yōu)點(diǎn)：

　　沒(méi)有誤差，顯示所在地真正的時(shí)間，天然節(jié)能環(huán)保。

    缺點(diǎn)：

　　1、對(duì)天氣具有依賴性，必須依賴日照，不能用于陰天和黑夜。

　　2、日晷是固定的，而且使用局限于一些條件好的地區(qū)，笨重難以移動(dòng)、得不到普及

銅壺滴漏又名“漏刻”或“漏壺”。即用一個(gè)在壺底或靠近底部鑿有小孔的盛水工具，利用孔口流水使銅壺的水位變化來(lái)計(jì)算時(shí)間。我國(guó)發(fā)明的銅壺滴漏比外國(guó)制作的滴水計(jì)時(shí)器要早的多，應(yīng)用也普遍，成為歷代計(jì)時(shí)的重要工具。

圖3.早期漏刻  

圖4.受水型漏刻工作原理

為了較精確地計(jì)量時(shí)間, 約于商代發(fā)明了刻箭, 用一根箭放在壺里, 作為時(shí)刻指示器, 箭桿上刻著刻度, 水退到哪一刻度, 就知道現(xiàn)在是幾刻了, 這種方法叫淹箭法，又叫泄水型漏刻。

圖5.泄水型漏刻工作原理

沙漏也叫沙鐘。由于漏壺中的水受溫度影響，為計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性增加了困難，于是用細(xì)沙來(lái)代替水。 沙鐘由上下兩個(gè)相同的瓶子組成，中間用小口連在一起，上部瓶子所盛的細(xì)沙通過(guò)中間水口慢慢流入下部瓶中，這樣上部瓶子細(xì)沙的平面漸漸降低，瓶子時(shí)間刻度就能顯示出時(shí)間。這種沙鐘的優(yōu)點(diǎn)是可以兩面使用，翻過(guò)來(lái)，就可以下部成為上部繼續(xù)使用。

古書記載沙鐘

山東省煙臺(tái)市鐘表博物館五輪沙漏復(fù)制品                

燈鐘是用油燈計(jì)時(shí)的裝置，它是通過(guò)燃燒后油量的減少而指示出當(dāng)時(shí)的時(shí)間。
香鐘是一種更為方便的火鐘，它以特制的模子制成盤香，盤香粗細(xì)均勻，燃燒時(shí)間與其長(zhǎng)短成正比，即燃燒時(shí)間越長(zhǎng)，剩余的盤香越少，在盤香上記上刻度，就可以知道相應(yīng)的時(shí)辰。也有具有鬧鐘作用的香鐘，當(dāng)香火燒到一固定刻度時(shí)，上面掛的重物落下撞擊金屬器皿，發(fā)出響聲，提醒此時(shí)辦事的人，起到鬧鐘作用。燃香計(jì)時(shí)因?yàn)閮r(jià)格便宜，方便實(shí)用，在古代民間是比較流行的。蠟鐘：蠟燭本身的燃料數(shù)量定好，燃燒時(shí)的速度也就基本相同。那么燒完一支蠟燭的時(shí)間也大體相同。如在蠟燭上刻上相應(yīng)的刻度就可以計(jì)算簡(jiǎn)單的時(shí)間間隔了。

附注：古今時(shí)間對(duì)照表