漏壶的制造，自东汉张衡开始，已经有两级补偿式漏壶的创制。两级补偿式漏壶就是有上下两个漏壶，上一级漏壶的水漏滴到下一级漏壶，去补偿下一级漏壶漏滴出去的水，使下一级漏壶的水基本上保持一定的水面高度，这样下一级漏壶漏滴水的快慢可以基本保持不变。漏壶的改进，使时间的测量精度更加提高。
浑象是秦汉时期天文学上的一项重要发明。西汉宣帝时，耿寿昌首创了演示天象的一种仪器，称之为浑象，用铜铸成，它跟现今的天球仪相似。到东汉时，张衡又在此基础上，发明了水运浑象。他用一个直径大约五尺的空心铜球表示天球，上面画着列宿和互成24°交角的黄道赤道，球外有地平圈和子午圈，子午圈上支架着一根天轴，天轴跟地平圈大约成24°的交角，天球可以绕天轴转动。天球转动的时候，有一半露在地平圈之上和四时的天空星象相符；有一半隐在地平圈之下。张衡还利用漏壶流水的等时性，用漏水做动力，巧妙地通过齿轮系统的转动，驱使天球每日均匀地绕天轴旋转一周，这样浑象也就自动地、近似正确地把天象的一日变化演示了出来。这是后世得到充分发展的水运浑象仪的鼻祖。浑象的发明，为人们观测天体的运动变化提供了一个形象、直观、简便的途径，为中国古代天文学的发展作出了重大贡献。
