张衡（78-139），字平子，南阳郡西鄂县（现今河南省南阳市石桥镇）人，是一位极具多产的具有多方面才能的中国古代伟大的科学家。他的成就涉及到机械技术、天文学、地震学、数学甚至在文学艺术上等许多个领域，张衡是真实的一位极具才能的科技人才。张衡在天文学方面有两项最重要的成就就是著有《灵宪》，再一个就是发明了浑天仪。与此同时张衡在历法方面也有所研究。
《灵宪》是张衡在天文学方面的一篇著作，非常全面体现了张衡在天文学上的成就。原文被《后汉书·天文志》刘昭注释引而传世。文中介绍的天文学要点有：宇宙是无限的，天体的运行都是有规律的；月亮上的光是太阳光发射而成的，月蚀是由于地球遮挡了太阳光线，月亮绕地运行有上升也有下降。张衡还认识到了太阳星系运行的规律，从而提出了春夏秋冬的形成以及天长日短等等一些气候规律。张衡指出在中原可以见到的星有2500个，和今天人们研究的成果接近。他经过对某些天体运转情况的观测，得出一周天为三百六十五度又四分度之一的结论，与近世所测地球绕日一周历时365天5小时48分46秒的数值相差无几。
张衡发明创造的多级刻漏
刻漏是我国古代最重要的观测时间的仪器。直到目前为止传世的三件西汉时代的刻漏，都是我们见到的“泄水型沉箭式单漏”。这种刻漏只有一只圆柱形盛水容器。器底部伸出一根小管，向外滴水。容器内水面不断降低。浮在水面的箭舟(即浮子)所托着的刻箭也逐渐下降。刻箭穿过容器盖上的孔，向外伸出，从孔沿即可读得时刻读数。这种刻漏的计时准确性主要决定于漏水滴出的速度是否均匀。而滴水速度则与管口的水压成正比变化。即随着水的滴失，容器内水面越来越降低，水的滴出速度也会越来越慢。
为了提高刻漏运行的均匀性和准确性，古人想了两种对策。第一步是把泄水型沉箭式改为蓄水型浮箭式，即把刻漏滴出的水收到另一个圆柱形容器内，把箭舟和刻箭都放在这个蓄水容器内，积水逐渐增多，箭舟托着刻箭渐逐上升，由此来求得时刻读数。第二步则是在滴水器之上再加一具滴水器。上面的滴水器滴出的水补充下面滴失的水，这样，可使下面的滴水器水面的下降大大延缓，从而使下面的滴水器出水速度的稳定性得到提高。这样的刻漏称为二级刻漏。如果按这思路类推，可以在二级刻漏之上再加一级，则刻漏运行的稳定性又可提高。这就成了三级刻漏，如此等等。大概在隋唐以后，中国发展出了四级和四级以上的刻漏。不过，关键的从单漏到二级漏这一步发生在什么时代？在张衡以前的文献和考古实物中都没有提供明显的资料。
在一篇题目为《张衡漏水转浑天仪制》的里的文章中，里面讲了张衡制作的刻漏是一组二级刻漏。此篇文章应当是张衡或者他的同时代人所写的，原文已经失传，现只在唐初的《初学记》卷二十五里仅仅留有几段残缺文字。其中的原文如下：“以铜为器，再叠差置。实以清水，下各开孔。以玉虬吐漏水入两壶，右为夜，左为昼”。“(盖上又)铸金铜仙人，居左壶；为金胥徒，居右壶”。“以左手把箭，右手指刻，以别天时早晚”。文中所谓叠置当便是指二具刻漏上下放置。差置就是说的上下二具容器放置不能够相重而是有所错开。再叠差置就是说有三层容器错开叠放。至于下面的蓄水壶又分左、右两把，那是因为古代的时刻制度夜间和白天有不同之处的，所以张衡干脆就用二把，这样也便于刻漏的运行有所连续性，对于计时很有成效。
