銅雕地動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(yīng)。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。銅雕地動儀八龍在上象征陽；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。

張衡制造的銅雕地動儀是依據(jù)渾天原理而制成。其形狀是個球形的東西，相當(dāng)于現(xiàn)在的天球儀。銅雕地動儀分做內(nèi)外幾層，每層都可以轉(zhuǎn)動，中間有個鐵軸貫穿球心，軸的方向就是地球自轉(zhuǎn)的方向，軸和球體的接觸有兩個交點(diǎn)，即天球上的北極和南極。球的一半隱沒在地平圈的下面，另一半顯露在地平圈上面。在球的表面排列有二十八宿和其它恒星，銅雕地動儀球面上還有黃道圈和赤道圈，二者成24度夾角，分列有二十四節(jié)氣。從冬至點(diǎn)起（古代以冬至作為一年的開始），把圓分成365?度，每度又細(xì)分成四個小格。球體外面有兩個圓圈，一個是地平圈，一個是子午圈，外圈圓周長為一丈四尺六寸一分。天軸支架在子午圈上，和地平斜交成36度，就是說北極高出地平36度。

銅雕地動儀是渾儀和渾象的總稱。渾儀是測量天體球面坐標(biāo)的一種儀器，而渾象是古代用來演示天象的儀表。銅雕地動儀發(fā)明者是閬中人落下閎，后又被我國東漢天文學(xué)家張衡所改進(jìn)。中國現(xiàn)存早的渾天儀制造于明朝，陳列在南京紫金山天文臺。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(biāo)，銅雕地動儀也能測定天體的黃道經(jīng)度和地平坐標(biāo)。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。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(dú)立的儀器：簡儀和立運(yùn)儀。小的銅雕地動儀模型制成后，作為試驗(yàn)，試驗(yàn)準(zhǔn)確了，然后再用銅來鑄成正式儀器。在張衡謹(jǐn)慎、細(xì)心操作下，耗費(fèi)了許多心血，經(jīng)過了一年多的努力，這個儀器終于制造成功了。因?yàn)檫@個儀器是根據(jù)渾天理論來制造的，所以張衡就把那個用竹蔑編成的模型叫做“小渾”，銅鑄的就定名叫做“渾天儀”。張衡的渾天儀在好些地方和近代的假天儀相似，不過近代的假天儀當(dāng)然比它精密得多。

銅雕地動儀有什么作用？用于震后提前知道這個信息。以前古代信息傳播非常不方便，某地了，等這個消息傳回京師的時候，已經(jīng)太晚了。銅雕地動儀就相當(dāng)于一個信號接受呈現(xiàn)器。接受的已經(jīng)的這個信息并且告訴人們。包括到現(xiàn)在為止，沒有哪個國家可以做出預(yù)測的儀器。銅雕地動儀“以精銅鑄成，圓徑八尺”，“形似酒樽”，上有隆起的圓蓋，儀器的外表刻有篆文以及山、龜、鳥、獸等圖形。儀器的內(nèi)部中央有一根銅質(zhì)“都柱”，柱旁有八條通道，稱為“八道，還有巧妙的機(jī)、關(guān)。樽體外部周圍有八個龍頭，按東、南、西、北、東南、東北、西南、西北八個方向布列。龍頭和內(nèi)部通道中的發(fā)動機(jī)關(guān)相連，每個龍頭嘴里都銜有一個銅球。對著龍頭，八個蟾蜍蹲在地上，個個昂頭張嘴，準(zhǔn)備承接銅球。當(dāng)某個地方發(fā)震時，樽體隨之運(yùn)動，觸動機(jī)關(guān)，使發(fā)震方向的龍頭張開嘴，吐出銅球，落到銅蟾蜍的嘴里，發(fā)生很大的聲響。于是人們就可以知道發(fā)生的方向。