產(chǎn)生時(shí)間意識(shí)并借助某種器具確定自身在時(shí)間中的位置，是人類文明進(jìn)入成熟的標(biāo)志之一。這種幫助人類確定自身時(shí)間位置的器具，就是報(bào)時(shí)儀器。

　　最初，華夏先民根據(jù)太陽(yáng)在天上的位置判定時(shí)間，但人眼直接觀察太陽(yáng)不方便，就在平地上立一根桿子，通過(guò)其影子的長(zhǎng)短變化來(lái)確定時(shí)間。《周髀算經(jīng)》中說(shuō)伏羲“日中立桿測(cè)影”，就是對(duì)這種歷史的記錄。這就是最原初的報(bào)時(shí)儀器。

　　后來(lái)，人們又在桿子周圍的地面上畫(huà)一些線條，根據(jù)桿影落在這些線條之間的位置來(lái)更直觀地讀取時(shí)刻。這根立在地上的桿子叫作表，畫(huà)在地面上的線條叫作圭，合起來(lái)稱為圭表。現(xiàn)在把報(bào)時(shí)儀器叫作“鐘表”、“手表”，即源之于此。

　　之后，圭表發(fā)展成為功能不同的兩種形式：一種由垂直于地面的桿和正南正北方向平放、標(biāo)有刻度的長(zhǎng)方形板組成，用以專門(mén)測(cè)量正午日影線，根據(jù)正午日影線的長(zhǎng)度變化測(cè)量一年是多少天和二十四節(jié)氣，仍稱為圭表，是專用的天文儀器；另一種由標(biāo)有刻度（后來(lái)標(biāo)為子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二時(shí)辰）的圓盤(pán)和垂直立于圓盤(pán)中央的針桿組成，根據(jù)桿影在盤(pán)面的位置來(lái)確定白天的具體時(shí)刻。這種圓盤(pán)和針桿的組合稱為日晷，是專門(mén)的報(bào)時(shí)儀器。

　　日晷報(bào)時(shí)受天氣限制，又無(wú)法用于夜間，因此古人又發(fā)明了另一類報(bào)時(shí)儀器漏刻。

　　漏刻，在不同的時(shí)期、不同的場(chǎng)合又有漏、漏壺、挈壺、刻漏、水鐘、銅壺滴漏等名稱。《隋書(shū)·天文志上》說(shuō)：“昔黃帝創(chuàng)觀漏水，制器取則，以分晝夜。”南北朝時(shí)期梁代的《漏刻經(jīng)》記載：“漏刻之作，蓋肇于軒轅之日，宜乎夏商之代。”說(shuō)明漏刻起源于黃帝時(shí)代，夏商時(shí)期得到了大發(fā)展。漏刻是利用均勻水流導(dǎo)致的水位變化來(lái)顯示時(shí)間的。

　　日晷和漏刻，成為華夏先民主要的兩種報(bào)時(shí)儀器。

　　歷史上，先后出現(xiàn)過(guò)晷盤(pán)水平安放的地平式日晷（如內(nèi)蒙古出土的秦漢時(shí)代日晷）、晷盤(pán)與赤道面平行的赤道式日晷（唐代即出現(xiàn)，南宋曾敏行著《獨(dú)醒雜志》卷二詳細(xì)記載）、形狀如鍋的球面日晷（《元史-天文志》記載郭守敬發(fā)明的仰儀）等。不論日晷如何發(fā)展，其基本原理都是通過(guò)桿（表）影在盤(pán)面上的位置報(bào)告時(shí)間，同時(shí)更多地用于天文觀測(cè)。

　　漏刻更便于在人們的生活中使用。早期的漏刻大概就是一只簡(jiǎn)單的壺，壺的底部開(kāi)一小口，通過(guò)觀察壺中水面高度的變化來(lái)估測(cè)時(shí)間。這可稱為單壺式泄水型漏刻。

　　后來(lái)，為便于觀察，古人將一根刻有時(shí)刻標(biāo)記的箭桿插入壺內(nèi)，通過(guò)觀察箭桿被水面浸沒(méi)的情況來(lái)讀出時(shí)刻。這被稱為淹箭漏刻。后世漏壺中用來(lái)標(biāo)志時(shí)刻的木條都稱為箭。箭的使用，使得漏刻具備了類似現(xiàn)今鐘表上的時(shí)針和表盤(pán)那樣的報(bào)時(shí)系統(tǒng)。

　　淹箭漏刻又發(fā)展成浮箭漏刻：另設(shè)一壺收集漏壺所排出的水，在這個(gè)壺中放一木塊，將箭插在木塊上，隨著壺中水位的上升，箭露出壺外的部分也逐漸增加，這樣，通過(guò)觀察箭露出壺外的長(zhǎng)度，就可以直觀顯示時(shí)間流逝的長(zhǎng)短。宋代楊甲編著的《六經(jīng)圖》記載了浮箭漏刻最原始的形式（見(jiàn)下圖)，圖中左側(cè)的火炬是在冬天為防止漏壺中的水結(jié)冰而采取的防護(hù)措施。浮箭漏產(chǎn)生的時(shí)間大致是在漢武帝時(shí)期。這個(gè)時(shí)期也開(kāi)始把漏刻作為天文報(bào)時(shí)儀器，《后漢書(shū)·律歷志》曾經(jīng)寫(xiě)道：“孔壺為漏，浮箭為刻，下漏數(shù)刻，以考中星，昏明生焉。”所說(shuō)的就是浮箭漏刻在天文工作中的應(yīng)用。

　　為了提高報(bào)時(shí)精度，人們又把一個(gè)泄水壺和一個(gè)受水壺構(gòu)成的單級(jí)漏刻發(fā)展成多級(jí)漏刻：

　　先是二級(jí)漏刻，由兩個(gè)泄水壺和一個(gè)受水壺組成。東漢著名科學(xué)家張衡曾記錄當(dāng)時(shí)二級(jí)漏刻的使用情況：“以銅為器，再疊差置，實(shí)以清水，下各開(kāi)孔。以玉虬吐漏水入兩壺，左為夜，右為晝。”（唐代徐堅(jiān)《初學(xué)記》）這表明至少在東漢時(shí)，二級(jí)漏刻已經(jīng)發(fā)明出來(lái)了。

　　以后又出現(xiàn)了有三個(gè)泄水壺連用的漏刻。晉代孫綽的《漏刻銘》最早記載了三級(jí)漏刻的情況：“累筒三階，積水成淵，器滿則盈，承虛赴下。”所謂“累筒三階”，就是指三個(gè)連用的圓形泄水壺。

　　唐代工匠呂才制造了一種四柜式的漏刻，將漏壺的數(shù)量從晉代出現(xiàn)的三個(gè)又增加到了四個(gè)。

　　宋代人發(fā)明了一種利用水漫流技術(shù)以保持泄水容器水位恒定的蓮花漏。（如下圖）

　　之所以叫蓮花漏，是因?yàn)槠涫芩畨氐膲厣w上有金色的蓮花形飾物。蓮花形飾物的中心有孔，刻有時(shí)刻標(biāo)志的木箭通過(guò)該孔放入壺內(nèi)，隨壺內(nèi)水面的升降而沿孔上下移動(dòng)。從結(jié)構(gòu)上看，蓮花漏類似一套二級(jí)漏壺，它比普通二級(jí)漏壺的改進(jìn)之處在于，在第二級(jí)泄水壺（亦即圖中所謂的“下柜”）之側(cè)設(shè)有“銅節(jié)水小筒、竹注水筒、減水盎”三物。圖中缺少“銅節(jié)水小筒”，該筒應(yīng)上接下柜，下連“竹注筒”。上柜的水通過(guò)“渴烏”（即虹吸管）流入下柜，下柜的水通過(guò)第二只“渴烏”流入箭壺。在設(shè)計(jì)上，上柜“渴烏”的口徑較大，于是在相同時(shí)間內(nèi)由上柜流入下柜的水要比下柜流出的多，這樣到一定時(shí)間，下柜多余的水就會(huì)從柜沿特別開(kāi)設(shè)的水槽中漫流出來(lái)，漫流的水由“銅節(jié)水小筒”經(jīng)“竹注水筒”流入“減水盎”，如此就保持了下柜水位的恒定。這就是名嘈后世的蓮花漏的漫流系統(tǒng)。漫流系統(tǒng)的建立，對(duì)于保持下柜水位穩(wěn)定，提高計(jì)時(shí)精度，起到了重要作用。這套設(shè)計(jì)廣泛為后世漏刻所采納。

　　宋代科學(xué)家沈括創(chuàng)制造了熙寧晷漏，還著有《浮漏儀》流傳于世，成為中國(guó)古代論及漏刻最詳、最完整的一部重要文獻(xiàn)，對(duì)后人了解漏刻結(jié)構(gòu)及消除誤差的各種措施提供了翔實(shí)可靠的文字資料。

　　唐宋時(shí)期民間常用的漏刻還有盂漏、田漏、船漏等。

　　盂漏由大小兩只銅盂組成，大盂盛水，小盂則放在大盂水面上，底部鉆一針眼大小圓孔，利用小孟本身的重量作用讓水涌入盂底孔內(nèi)而逐漸下沉，水位逐漸提高直到小孟沉沒(méi)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，孟漏十二小時(shí)后下沉的時(shí)間內(nèi)，誤差小于十五分鐘，已能滿足民間報(bào)時(shí)的需要。

　　田漏是一種農(nóng)家常用的報(bào)時(shí)器具，據(jù)古籍記載，它是以日晷或圭表來(lái)校驗(yàn)泄水壺中一晝夜流出的水量是否與今日午至明日午圭表所示日影位置相合。說(shuō)明田漏報(bào)時(shí)是以天文測(cè)時(shí)來(lái)校準(zhǔn)的。

　　唐宋漏刻還被用在船泊上。詩(shī)人杜甫曾在《宿青草湖》中詠到：“洞庭猶在目，青草續(xù)為名。宿槳依農(nóng)事，郵簽報(bào)水程。”“郵簽”就是漏箭，行船時(shí)用以報(bào)時(shí)。從詩(shī)中還可以知道，當(dāng)時(shí)已用漏刻來(lái)計(jì)算航程。當(dāng)船工掌握了不同情況下的航速后，再計(jì)量了航行的時(shí)間，就可以計(jì)算出航程了。

　　為了提高報(bào)時(shí)精度，古人不但在漏刻的構(gòu)造上下功夫，競(jìng)相革新，而且還采取各種措施，努力從主客觀條件上加以改進(jìn)。例如漏刻用水，規(guī)定要專井專用，這樣可保持水質(zhì)、水溫等因素的穩(wěn)定。還要將漏刻置于密室，使其工作環(huán)境穩(wěn)定，盡量減少溫度變化對(duì)流量的影響。另外，在制作漏壺時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)和材料的選擇也十分慎重，管理上則要求十分嚴(yán)格。

　　正是由于華夏先民的持續(xù)改進(jìn)，漏刻在古代中國(guó)得到了高度的發(fā)展，其報(bào)時(shí)準(zhǔn)確度達(dá)到了令人驚奇的地步：據(jù)古籍記載，東漢以后相當(dāng)長(zhǎng)的一段歷史時(shí)期內(nèi)，漏刻的日誤差很多在一分鐘之內(nèi)，有些甚至只有二十秒左右。

　　南北朝時(shí)北魏李蘭還發(fā)明了秤漏，通過(guò)漏水的重量和體積來(lái)確定時(shí)間，即“漏水一升，秤重一斤，時(shí)經(jīng)一刻”（一斤水對(duì)應(yīng)的一“刻”，相當(dāng)于今天的14.4分鐘）。報(bào)時(shí)的精度還可以隨著秤的精度而提高。

　　在分別發(fā)展日晷和漏刻的同時(shí)，古人還把日晷和漏刻結(jié)合起來(lái)，發(fā)展出具有報(bào)時(shí)功能的天文儀器。

　　西漢時(shí)，張衡設(shè)計(jì)制造了“水運(yùn)渾象”。據(jù)《晉書(shū)·天文志》記載：“至順帝時(shí)，張衡又制渾象，具內(nèi)外規(guī)、南北極、黃赤道，列二十四氣、二十八宿、中外星官及日月五緯，以漏水轉(zhuǎn)之于殿上，室內(nèi)星中出沒(méi)與天相應(yīng)。因其關(guān)戾，又轉(zhuǎn)瑞輪蓂莢于階下，隨月虛盈，依歷開(kāi)落。”這就是天文學(xué)史上有名的張衡水運(yùn)渾象。

　　從《晉書(shū)》的記載以及其他相關(guān)史料中可以知道，這架渾象的主體是一個(gè)象征天體的銅制圓球，圓球上標(biāo)出了對(duì)應(yīng)的南北天極，畫(huà)出了天赤道、黃道，在黃道上標(biāo)出了二十四節(jié)氣的位置，還在圓球上標(biāo)出了許多恒星的位置，并且用一些可以移動(dòng)的標(biāo)志來(lái)表示太陽(yáng)、月亮和金、木、水、火、土五大行星。渾象放置在密室中，用漏壺中流出的水作為動(dòng)力推動(dòng)它運(yùn)轉(zhuǎn)，以之模擬天體運(yùn)動(dòng)。根據(jù)太陽(yáng)在渾象上的位置，不但能知道當(dāng)時(shí)所處的節(jié)氣，還可以大體知道所處的時(shí)刻，表明它已經(jīng)具備了與機(jī)械鐘表類似的功能。渾象制成以后，張衡令操作人員在室內(nèi)關(guān)門(mén)閉戶，大聲報(bào)告渾象上所顯示的天體運(yùn)動(dòng)情況，同時(shí)外面的人對(duì)天體進(jìn)行行實(shí)際觀測(cè)，以與渾象上顯示的結(jié)果相比對(duì)，結(jié)果是：“旋璣所加，某星始見(jiàn)，某星已中，某星今沒(méi)，皆如合符。”可見(jiàn)該渾象基本能夠正確反映天體運(yùn)動(dòng)實(shí)際情況，因而就能保持一定的報(bào)時(shí)精度。

　　張衡這臺(tái)渾象還連接著一個(gè)叫作“瑞輪蓂莢”的裝置，通過(guò)蓂莢的開(kāi)合向人們顯示具體的日期。所謂蓂莢，是傳說(shuō)中生長(zhǎng)于唐堯時(shí)期的一種植物，它從朔望月的每月初一開(kāi)始每天長(zhǎng)出一莢，到第十五日共長(zhǎng)出十五莢，從第十六日開(kāi)始又每天落下一莢，到月底全全部落完，如果逢到小月，最后一莢就會(huì)只枯焦而不落下，因此它相當(dāng)于一種天然日歷。張衡把這種傳說(shuō)中的植物移植到水運(yùn)渾象上去了，使之成了一種具有自動(dòng)日歷作用的機(jī)構(gòu)。由此，張衡的水運(yùn)渾象在某種程度上與現(xiàn)代帶有日歷的鐘表是相似的。

　　張衡制造的水運(yùn)渾象儀是現(xiàn)今見(jiàn)諸于記載的第一臺(tái)用水力發(fā)動(dòng)的天文儀器，對(duì)后代的影響很大。此后歷代大多是在它的基礎(chǔ)上發(fā)展出更復(fù)雜、更完善的天象表演儀器和天文鐘的。三國(guó)時(shí)東吳的王蕃、葛衡，南北朝時(shí)期劉宋的錢(qián)樂(lè)之，梁代的陶弘景，隋代的耿詢等，都模仿制作過(guò)水運(yùn)渾象。

　　唐開(kāi)元十三年，僧一行和梁令璜等人合作制成了水運(yùn)渾天儀。渾天儀為銅質(zhì)球形，球體渾象內(nèi)列滿了星宿，注水沖輪使它旋轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)一周為一晝夜。外圍安置兩個(gè)圓環(huán)，上綴日月，每日西旋一周，日東行一度，經(jīng)三百六十五日沿黃道（太陽(yáng)在天球中的視運(yùn)動(dòng)軌道）移動(dòng)一周為一年；月標(biāo)每晝夜回轉(zhuǎn)一周，經(jīng)二十九日半沿白道（月球在天球中的視運(yùn)動(dòng)軌道）移動(dòng)一周為一月。根據(jù)渾象上太陽(yáng)的周日運(yùn)動(dòng)便可以得知當(dāng)時(shí)的具體時(shí)刻。

　　這臺(tái)水運(yùn)渾天儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，《新唐書(shū)·天文志》說(shuō)它“皆于柜中各施輪軸，鉤鍵關(guān)鎖，交錯(cuò)相持”，這表明它使用了復(fù)雜的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。《新唐書(shū)·天文志》還說(shuō)它“立木人二于地平上，其一前置鼓以候刻，至一刻自擊之；其一前置鐘以候辰，至一辰自撞之”，說(shuō)明它能夠自動(dòng)報(bào)出時(shí)刻和時(shí)辰。由以上可以知道，它的內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和報(bào)時(shí)方式是近代機(jī)械鐘表的雛形。

　　宋代在水運(yùn)渾天儀的制造方面又有了新的發(fā)展。

　　北宋太平興國(guó)四年，民間天文學(xué)家張思訓(xùn)設(shè)計(jì)制作了一臺(tái)渾象。《宋史·天文志一》詳細(xì)記載了該渾象的結(jié)構(gòu)及功能：“起樓高丈余，機(jī)隱于內(nèi)，規(guī)天矩地。下設(shè)地輪、地足；又為橫輪、側(cè)輪、斜輪、定身關(guān)、中關(guān)、小關(guān)、天柱；七直神，左搖鈴、右扣鐘、中擊鼓，以定刻數(shù)，每一晝夜周而復(fù)始；又以木為十二神，各直一時(shí)，至其時(shí)則自執(zhí)辰牌，循環(huán)而出，隨刻數(shù)以定晝夜短長(zhǎng)……”

　　從上述記載來(lái)看，張思訓(xùn)所制渾象結(jié)構(gòu)相當(dāng)龐大，它的所有機(jī)械裝置都隱藏在渾象里邊。渾象用一個(gè)大圓球象征天，圓球的一半被矩形的外柜所遮蔽，柜子代表地。它所能表現(xiàn)的各種天體運(yùn)行情況與一行、梁令璜的水運(yùn)渾天儀相仿。

　　在報(bào)時(shí)系統(tǒng)上張思訓(xùn)又向前發(fā)展了一步，他用了七個(gè)木偶神像來(lái)?yè)u鈴、敲鐘、擊鼓，以音響信號(hào)報(bào)刻。同時(shí)又設(shè)計(jì)了十二個(gè)木偶神像，讓它們分別抱著寫(xiě)有十二個(gè)時(shí)辰之一的時(shí)辰牌，每到一個(gè)時(shí)辰，抱有相應(yīng)時(shí)辰牌的木偶神像就自動(dòng)出現(xiàn)，直到下一時(shí)辰才消失，而抱有下一時(shí)辰牌的木偶神像則隨之露面，這樣周而復(fù)始，循環(huán)反復(fù)，只要看時(shí)辰牌就可以知道當(dāng)時(shí)的時(shí)辰。這種將音響報(bào)時(shí)與時(shí)辰牌顯示相結(jié)合的方法，既形象又直觀，是張思訓(xùn)的首創(chuàng)。

　　此外，張思訓(xùn)還考慮了水的黏滯系數(shù)受溫度變化影響而造成漏刻排水量不穩(wěn)定的情況，他認(rèn)為冬天氣溫低，水的黏滯性大，這就導(dǎo)致漏壺泄水速度下降，而渾象是用漏壺泄出的水帶動(dòng)的，這就容易造成其報(bào)時(shí)“寒暑無(wú)準(zhǔn)”現(xiàn)象的發(fā)生。為了解決這一問(wèn)題，他用水銀代替水，取得了較好的效果。今天看來(lái)，水銀黏滯系數(shù)受溫度變化影響不大，氣溫低時(shí)也不易凝結(jié)，因此用水銀代替水，應(yīng)能取得好的效果。但水銀易蒸發(fā)為汞蒸氣，而汞蒸氣對(duì)人體有害，加之用水銀成本也比較高，因此后世渾象未再見(jiàn)有以水銀為動(dòng)力源的。

　　北宋元佑七年，吏部官員蘇頌、韓公廉設(shè)計(jì)制造了一座規(guī)模宏大的水運(yùn)儀象臺(tái)，是一座兼測(cè)天體運(yùn)行、演示天象變化和報(bào)告時(shí)辰為一體的巨型天文機(jī)械裝置。蘇頌還為這座水運(yùn)儀象臺(tái)寫(xiě)了《新儀象法要》，通過(guò)這部敘說(shuō)詳細(xì)、圖文并茂的著作，可以大致了解該儀器的結(jié)構(gòu)、原理和功能。

　　蘇頌水運(yùn)儀象臺(tái)共分三層：上層安放渾儀，這是一種天文測(cè)量?jī)x器，也可以用于測(cè)時(shí)；中層安放渾象，用于模擬天體運(yùn)動(dòng)情況；下層是報(bào)時(shí)系統(tǒng)。整座水運(yùn)儀象臺(tái)用一套漏壺中泄出的水作為動(dòng)力，儀象臺(tái)內(nèi)部安裝了復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)裝置，通過(guò)漏壺中泄出的水的推動(dòng)，使渾象所演示的內(nèi)容大致與實(shí)際天象符合，并通過(guò)下層的報(bào)時(shí)系統(tǒng)將相應(yīng)的時(shí)間報(bào)出。

　　水運(yùn)儀象臺(tái)的報(bào)時(shí)系統(tǒng)相當(dāng)完善，它被分為五部分，置于五層木閣之中。第一層用聲響報(bào)時(shí)：在木閣上開(kāi)了三扇門(mén)，左側(cè)門(mén)內(nèi)的木偶通過(guò)搖鈴報(bào)告每個(gè)時(shí)辰的時(shí)初，右側(cè)門(mén)內(nèi)的木偶通過(guò)撞鐘報(bào)告每個(gè)時(shí)辰的時(shí)正，中間門(mén)內(nèi)的木偶則是用來(lái)報(bào)告刻數(shù)的，每到一刻，它就自動(dòng)敲鼓。第二、三層木閣則通過(guò)木偶以時(shí)牌報(bào)時(shí)：第二層共安裝了二十四個(gè)木偶，分別持有書(shū)寫(xiě)了十二個(gè)時(shí)辰的時(shí)初和時(shí)正的木牌，每到相應(yīng)時(shí)間，手拿時(shí)牌的木偶就會(huì)出現(xiàn)在這層木閣的一扇小門(mén)內(nèi)，使人一目了然；第三層木閣則安裝了九十六個(gè)手持報(bào)刻牌的木偶，輪流出現(xiàn)在相應(yīng)的小門(mén)內(nèi)，報(bào)告當(dāng)時(shí)的具體刻數(shù)。木閣的第四、五層則專門(mén)用來(lái)報(bào)告夜間時(shí)刻：第四層通過(guò)木偶敲鉦報(bào)告更點(diǎn)，第五層則通過(guò)木偶手持夜時(shí)牌來(lái)報(bào)告具體的夜間時(shí)刻。蘇頌水運(yùn)儀象臺(tái)不僅吸取了張思訓(xùn)渾象聲響報(bào)時(shí)與時(shí)牌報(bào)時(shí)的長(zhǎng)處，還增加了夜間報(bào)時(shí)，豐富了報(bào)時(shí)內(nèi)容，這使其報(bào)時(shí)部分的功能更為完善，使用起來(lái)也更方便了。

　　蘇頌儀象臺(tái)用同一套漏壺中泄出的水構(gòu)成水力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括提水、注水、回水機(jī)構(gòu)和樞輪等部分，讓水周而復(fù)始均勻流動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)樞輪（原動(dòng)輪）運(yùn)轉(zhuǎn)。全部齒輪從六個(gè)傳動(dòng)到六百個(gè)。樞輪直徑十一尺（約3.4米），頂部附設(shè)一組杠桿裝置，相當(dāng)于近代機(jī)械鐘表中的擒縱輪機(jī)構(gòu)，可控制樞輪作定速轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　報(bào)時(shí)裝置稱晝夜機(jī)輪，由傳動(dòng)齒輪與所有報(bào)時(shí)齒輪和渾象關(guān)聯(lián)，是五層木閣式建筑。木閣中有一百五十八個(gè)木人，分別定時(shí)打擊著不同的樂(lè)器（鐘、鼓、鈴、鉦）和抱著時(shí)辰木牌循環(huán)出入自動(dòng)報(bào)時(shí)。

　　蘇頌儀象臺(tái)是世界上最早制成的融測(cè)時(shí)、守時(shí)和報(bào)時(shí)為一體的綜合性授時(shí)儀器。

　　元代時(shí)，郭守敬制造出大明殿燈漏，它是一個(gè)外形像燈籠球、用水力推動(dòng)的機(jī)械報(bào)時(shí)器，上面布置有能按時(shí)跳躍的動(dòng)物模型（近代歐洲機(jī)械鐘表上附加種種表演機(jī)械的做法，由此而來(lái)）。它整體分為機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和燈球兩部分，報(bào)時(shí)的動(dòng)力和齒輪系等構(gòu)件全部“隱于柜中，以水激之”，動(dòng)力機(jī)構(gòu)與水運(yùn)儀象相似。燈球部分較為復(fù)雜，共分四層，雖然沒(méi)有演示星空運(yùn)行的內(nèi)容，但在第一層仍保留有日、月、參、辰周日運(yùn)行的痕跡。第二層為“龍虎鳥(niǎo)龜之象”，每至一刻，動(dòng)物模型分別跳躍，同時(shí)還以音響報(bào)時(shí)。第三、四層也是報(bào)時(shí)的機(jī)構(gòu)，每至一個(gè)時(shí)辰就有手拿相應(yīng)報(bào)時(shí)牌的木人出來(lái)通報(bào)，其形式也與水運(yùn)渾象相類似，但配以不同音響，即采用分別敲擊鐘、鼓、鉦、饒四種樂(lè)器來(lái)報(bào)告各個(gè)時(shí)刻的方法，比以往的報(bào)時(shí)器更為巧妙，更為完美。這是一臺(tái)用漏壺中流出來(lái)的水驅(qū)動(dòng)的純粹的機(jī)械鐘表。

　　在前代機(jī)械裝置的基礎(chǔ)上，明代出現(xiàn)了沙漏報(bào)時(shí)儀器。據(jù)《明史》記載：“明初，詹希元以水漏至嚴(yán)寒水凍輒不能行，故以沙代水。”沙漏是由沙池、斗輪（初輪）、減速齒輪和時(shí)刻顯示四部分組成。沙池底部有一個(gè)小孔，用來(lái)貯放和漏出細(xì)沙。斗輪的周圍均勻地分布著十六個(gè)沙斗，當(dāng)沙池中漏出的細(xì)沙注入其中一個(gè)沙斗時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致斗輪重心傾斜而轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)四對(duì)分別為六齒和三十六齒組成的減速齒輪組，第四個(gè)齒輪（中輪）的軸則穿出一只盤(pán)面刻有十二時(shí)辰和晝夜百刻標(biāo)志的報(bào)時(shí)盤(pán)盤(pán)心，立軸上端裝有指針，沙漏運(yùn)行時(shí)，指針也就相對(duì)于報(bào)時(shí)盤(pán)而旋轉(zhuǎn)。從沙池漏出的沙流推動(dòng)斗輪經(jīng)過(guò)齒輪減速組，使最后一只齒輪帶動(dòng)的指針在一天中恰好旋轉(zhuǎn)一周。沙漏的輪與沙池皆藏在機(jī)腹，唯盤(pán)露出機(jī)面，兩旁各立一黃衣童子，一擊鼓，一鳴鉦。這個(gè)沙漏除了動(dòng)力系統(tǒng)外的大部分，已經(jīng)與現(xiàn)代機(jī)械鐘基本一致了。

　　至此，人類報(bào)時(shí)儀器的內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)械與外部報(bào)時(shí)方式（聲響報(bào)時(shí)和指針報(bào)時(shí)）已經(jīng)趨于完善，只要把水流或沙漏的動(dòng)力產(chǎn)生方式改進(jìn)為其它更穩(wěn)定的方式（比如后來(lái)機(jī)械鐘表的帶簧（發(fā)條）或重錘方式），就能夠制造出體積更小、更便于攜帶的報(bào)時(shí)儀器了。

　　由于滿清入關(guān)后對(duì)明朝檔案、書(shū)籍的大規(guī)模禁毀、篡改，目前無(wú)法確知有明一代在報(bào)時(shí)儀器方面走到了哪一步，但可以確定的是，后來(lái)的“西洋掛鐘、自鳴鐘”以及“手表”，其技術(shù)原理都來(lái)自于水運(yùn)儀象臺(tái)和沙漏等報(bào)時(shí)儀器。現(xiàn)在一般把報(bào)時(shí)儀器稱做“鐘表”，“鐘表”在“英文”中寫(xiě)作“clock”，其發(fā)音“刻漏刻”，顯然它是根據(jù)“漏刻”及其另一個(gè)稱呼“刻漏”而產(chǎn)生的。坦普爾在《中國(guó)：發(fā)現(xiàn)與發(fā)明的國(guó)度》（陳養(yǎng)正等譯，21世紀(jì)出版社，第11頁(yè)）中說(shuō)“中國(guó)人忘記了，首先發(fā)明機(jī)械鐘的正是他們自己”，這是正確的。

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