即浑仪。《后汉书·张衡传》：“遂乃研覈阴阳，妙尽琁机之正，作浑天仪。”《金史·历志下》：“ 吴中 常侍 王蕃 云：‘浑天僕者， 羲和 之旧器，谓之机衡。’积代相传，沿革不一。” 清 阮葵生 《茶馀客话》卷十三：“ 安溪先生 云：浑天仪三重。其外一重不动者为六合仪，所以定上下四方之位。其中一重旋转者为三辰仪，所以象天体圜动之行。其内一重周游四徧者为四游仪，所以挈玉衡而便观察。”参见“ 浑仪 ”。
南北朝时，到宋文帝元嘉十三年（436年），太史令钱乐之铸造了一座浑天铜仪，实际上是一座浑象，即天球仪。元嘉十七年（440年）时，钱乐之又制作了一座小浑天。它的形制，亦是“象天运，而地在其中。” 依旧是“安二十八宿中外星官备足”。宋以后的梁代亦制作过浑天象。浑天象、浑象、浑天仪等，在名称上的区分并不严格，它们都是形象化的星图。它的功能与作用都比星图多，制作亦比星图困难。
南宋史学家李心传于《建炎以来朝野杂记》甲集卷四有以下的记载：
浑天仪，古器也。旧京凡四座，每座约用铜二万斤。至道仪在测验浑仪所，皇祐仪在翰林天文局，熙宁仪在太史局天文院，元祐仪在合台。绍兴三年，工部员外郎晋陵袁正功献浑仪木样，命有司制之，太史局请折半制造，计用铜八千四百余斤。诏工部侍郎提举，后以巡幸不克成。时资州龙水县士人张大橶以木为盖天，言可备
军幕中候验。七年，席大光为制置大使，献诸朝。其后，上在容中自作浑仪，然制差小。十四年四月，遂命 有司制之，内侍邵谔领其事，久之乃成。三十二年，以授太史局焉。
浑仪是一观测仪器，内有窥管，亦称望管，用以测定昏、旦和夜半中星以及天体的赤道坐标，也能测定天体的黄道经度和地平坐标。浑仪由早期四游仪和赤道环组成。从汉代到北宋浑仪增加了黄道环、地平环、子午环、六合仪、白道环、内赤道环、赤经环等。北宋的沈括取消白道环、改变一些环的位置。元代郭守敬取消了黄道环，并把原有的浑仪分为两个独立的仪器:简仪和立运仪后来不幸失传了，盖天、浑天两说并行，竞相争鸣，比较科学的浑天说渐占上风。同时，大型浑天仪模型，观测天象的仪器也不断出现，如武帝时洛下闳制造了浑天仪，宣帝时耿寿昌又造了浑天仪，和帝时崔瑗的老师贾逵更制造了黄道铜仪。
张衡继承和发展了前人的成果。任太史令后，他更加勤奋地'研核阴阳'，终于'妙尽璇玑之正'。元初四年(公元117年)，一件成就的铜铸浑天仪，被张衡造了出来。浑天仪主体是几层均可运转的圆圈，外层周长一丈四尺六寸。各层分别刻着内、外规，南、北极、黄、赤道，二十四节气，二十八列宿，还有'中'、'外'星辰和日、月、五纬等等天象。仪上附着两个漏壶，壶底有孔，滴水推动圆圈，圆圈按着刻度慢慢转动。于是乎各种天文现象便赫然展现在人们眼前。这件仪器被安放在灵台大殿的密室之中。夜里，室内人员把某时某刻出现的天象及时报告给灵台上的观天人员，结果是仪器上、天上所现完全相符
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