渾象的構(gòu)造是一個大圓球上刻畫或鑲嵌星宿、赤道、黃道、恒穩(wěn)圈、恒顯圈等，類似天球儀。

渾儀是一觀測儀器，內(nèi)有窺管，亦稱望管，用以測定昏、旦和夜半中星以及天體的赤道坐標，也能測定天體的黃道經(jīng)度和地平坐標。渾儀由早期四游儀和赤道環(huán)組成。從漢代到北宋渾儀增加了黃道環(huán)、地平環(huán)、子午環(huán)、六合儀、白道環(huán)、內(nèi)赤道環(huán)、赤經(jīng)環(huán)等。通過實驗，這樣一對驗震棒向一側(cè)的傾倒點和向另一側(cè)的傾倒點，將這對驗震棒設置在兩側(cè)傾倒點的中間位置，也就是平衡點的位置。北宋的沈括取消白道環(huán)、改變一些環(huán)的位置。元代郭守敬取消了黃道環(huán)，并把原有的渾儀分為兩個獨立的儀器：簡儀和立運儀。渾象和渾儀統(tǒng)稱為渾天儀。中國渾儀的發(fā)明大約是在公元前四世紀至公元前一世紀之間（即戰(zhàn)國中期至秦漢時期）。

  張衡制成青銅渾天儀后，把它安裝在一間密室里，用流水的力量使它轉(zhuǎn)動。然后，讓一個管理人關(guān)閉在室內(nèi)，高聲向站在觀象臺上的觀察者報告說：渾儀上哪一顆星正在升起，哪一顆星正在達到天頂，哪一顆正在落下去。一切都準確地同天象相符。

     總之，張衡的《靈憲》和渾天儀都是我國古代天文學方面極其重要的科學成就。銅雕渾天儀東漢的張衡水運渾象又對后世渾象的制造影響很大，宋朝的水運儀象臺則達到目前渾象發(fā)展的高峰。它一方面總結(jié)了古代天文學的珍貴成果和豐富經(jīng)驗，另一方面創(chuàng)新表示了運用科學儀器的典范。尤其是渾天儀，這種精密的科學儀器提供了極其好的觀察天象的方法，對以后天文學的研究產(chǎn)生了很大的啟發(fā)和借鑒作用。

銅雕渾天儀從外觀上來看有八個方位，每個方位上均有口含龍珠的龍頭，在每條龍頭的下方都有一只蟾蜍與其對應。任何一方如有發(fā)生，該方向龍口所含銅珠即落入蟾蜍口中，由此便可測出發(fā)震的方向。城市廣場不僅要對周圍人民的行為有規(guī)范作用，而且要體現(xiàn)一種文化，一種符合當?shù)靥厣奈幕?。銅雕渾天儀八龍在上象征陽；蟾蜍居下象征陰，龍與蟾蜍的組合，構(gòu)成了陰陽上下的動靜的辯證關(guān)系。在自然界中，蛇與蛤蟆是一對互為捕食的關(guān)系，而在將蛇與蛤蟆神化抽象而成龍和金蟾，這也符合了“陰陽相生”的理論。

地動儀無法記錄發(fā)震時刻，更無法記錄震級。因此，從現(xiàn)代學的角度來看，候風地動儀并不能記錄，不是儀。一些科技史著作聲稱，張衡在公元132年制造的“候風地動儀”能夠準確記錄，比西方臺儀(由意大利人路吉·帕米里制造于1856年)早了1700多年。以后，北齊的信都芳和隋朝的臨孝恭，也都制造過地動儀，還留下了相關(guān)著作，可惜他們的著作都亡佚了。也有些材料說，候風地動儀可以“預測”。不過，史書中有關(guān)候風地動儀的記載，僅見于《后漢書》。這一段記載只有區(qū)區(qū)196字，其中描述地動儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)容更只有“中有都柱，傍行八道，施關(guān)發(fā)機”這12個意義隱晦、眾說紛紜的字。以后，北齊的信都芳和隋朝的臨孝恭，也都制造過地動儀，還留下了相關(guān)著作，可惜他們的著作都亡佚了。