仪器通常用于科学研究或技术测量、工业自动化过程控制、生产等用途，一般来说专用于一个目的。仪器构造较为复杂，属于高新技术产品，由多个部件组成的。仪器体积、重量、形状有各种各样，最小的可以直接拿在手中操作，较大体积的仪器一般被称为装置或设备。精密仪器隶属于仪器科学与技术一级学科，与信息科学与技术密切相关，它能够改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物，而时钟、显微镜、望远镜、温度计等仪器仪表可改善和扩展人的这些官能，让人们对世界有了更新的认识。
19世纪到20世纪，工业革命和现代化大规模生产促进了新学科和新技术的发展，后来又出现了电子计算机和空间技术等，仪器仪表因而也得到迅速的发展。现代仪器仪表已成为测量、控制和实现自动化必不可少的技术工具。
张衡的地动仪
张衡是东汉时候杰出的科学家。他从小就爱想问题，对周围的事物，总要寻根究底，弄个水落石出。中国东汉时期的科学家张衡在一个夏天的晚上，张衡和爷爷、奶奶在院子里乘凉。他坐在一张竹床上，仰着头，呆呆地看着天空，还不时举手指指画画，认真地数星星。
张衡对爷爷说：“我数的时间久了，看见有的星星位置移动了，原来在天空东边的，偏到西边去了。有的星星出现了，有的星星又不见了。它们不是在跑动吗？”
爷爷说道：“星星确实是会移动的。你要认识星星，先要看北斗星。你看那边比较明亮的七颗星，连在一起就像做饭的勺子，很容易找到……”
“噢！我找到了！”小张衡很兴奋又问：“那么，它是怎样移动的呢？”
爷爷想了想说：“大约到半夜，它就移到地平线上，到天快亮的时候，这北斗就翻了一个身，倒挂在天空……”
这天晚上，张衡一直睡不着，多次起来看北斗。夜深人静，当他看到那闪烁而明亮的北斗星时，果然倒挂着，他感到多么高兴啊！他想：这北斗为什么会这样转来转去，是什么原因呢？天一亮，他便赶去问爷爷，谁知爷爷也讲不清楚。
后来，张衡长大了，皇帝得知他文才出众，把张衡召到京城洛阳担任太史令，主要是掌管天文历法的事情。
为了探明自然界的奥秘，年轻的张衡常常一个人关在书房里读书、研究，还常常站在天文台上观察日月星辰。他想，如果能制造出一种仪器，能够上观天，下察地，预报自然界将要发生的情况，这对人们预防灾害，揭穿那些荒诞的迷信鬼话，该是多么好啊！
于是，张衡把从书本中和观察到的材料，进行分析研究，开始了试制“观天察地”仪器的工作。他把研究的心得先写成一本书，叫做《灵宪》。在这本书里，他告诉人们：天是球形的，像个鸡蛋，天就像鸡蛋壳，包在地的外面，地就像蛋黄，就叫做“浑天说”。
接着，张衡根据这种“浑天说”的理论，开始设计、制造仪器了。不知经过多少个风雨晨昏，熬过多少个不眠之夜，一个当时世界上最先进的天文仪器——浑天仪诞生了。这个大铜球很像今天的地球仪，它装在一个倾斜的轴上，利用水力转动，它转动一周的速度恰好和地球自转一周的速度相等。而且在这个人造的天体上，可以准确地看到太空中的星象。张衡说：“天上的星星，能见的共有二千五百颗，但我们经常能看到的却只有一百二十颗。”
那个时期，经常发生地震。有时候一年一次，也有一年两次。发生了一次大地震，就影响到好几十个郡，城墙、房屋发生倒坍，还死伤了许多人畜。
当时的封建帝王和一般人都把地震看做是不吉利的征兆，有的还趁机宣传迷信、欺骗人民。
但是，张衡却不信神，不信邪，他对记录下来的地震现象经过细心的考察和试验，发明了一个测报地震的仪器，叫做“地动仪”。
张衡发明的“地动仪”地动仪是用青铜制造的，外形有点像一个酒坛，四围刻铸着8条龙，龙头向8个方向伸着。每条龙的嘴里含了一颗小铜球：龙头下面，蹲了一个铜制的蛤蟆，对准龙嘴张着嘴。哪个方向发生了地震，朝着那个方向的龙嘴就会自动张开来，把铜球吐出。铜球掉在蛤蟆的嘴里，发出响亮的声音，就给人发出地震的警报。
公元138年2月的一天，张衡的地动仪正对西方的龙嘴忽然张开来，吐出了铜球。按照张衡的设计，这就是报告西部发生了地震。
可是，那一天洛阳一点也没有地震的迹象，也没有听说四周有哪儿发生了地震。因此，大伙儿议论纷纷，都说张衡的地动仪是骗人的玩意儿，甚至有人说他有意造谣生事。
过了几天，有人骑着快马来向朝廷报告，离洛阳1000多里的金城、陇西一带发生了大地震，连山都有崩塌下来的。大伙儿这才信服。
可是在那个时候，朝廷掌权的全是宦官或是外戚，像张衡这样有才能的人不但不被重用，反而被打击排挤。张衡做侍中的时候，因为与皇帝接近，宦官怕张衡在皇帝面前揭他们的短，就在皇帝面前讲张衡很多坏话。他被调出了京城，到河间去当国相。
张衡在他61岁那年病死。但他在我国科学史上却留下了光辉的业绩。知识点浑天仪浑天仪是浑仪和浑象的总称。浑天仪浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器，而浑象是古代用来演示天象的仪表。它们是我国东汉天文学家张衡所制的。西方的浑天仪最早由埃拉托色尼于公元前255年发明。葡萄牙国旗上画有浑仪。自马努埃一世起浑天仪成为该国之象征。
历史悠久的日晷和漏壶
古代，在还没有发明今天用的钟表之前，我们的祖先只能用太阳来计时。人们发现，如果在地面上树起一根标杆，就可利用它在太阳底下影子的变化来推算时间：早晨，太阳在东南方升起，会在西北方向的地面上留下长长的阴影；中午，太阳升到正南方的高处，它的影子就指向了正北方，而且变短了；傍晚，太阳在西南方的天空下落，于是伸向东北方的影子越来越长，直到随太阳落山而消失。根据这种现象，大约在2000多年前的春秋时期，中国人制造出了一种叫“日晷”的计时仪器。
日晷“日”就是太阳，“晷”字的古义就是太阳的影子，“日晷”就是利用太阳光下的影子来看时间的古代的钟。它的主体是一块石制的大圆盘，叫晷盘，上面有着指示时间的刻度。在晷盘的中央安置一根与圆盘垂直的金属指针。太阳照射时，金属指针就会在晷盘上留下各个方向，各种长度的影子。
这种测定时间的方法，古代的巴比伦人、埃及人、罗马人也都用过。像古罗马人曾在一个空旷的广场上竖起一根高达34米的尖形石柱作指针，广场地面上有着刻度，这实际上就是一个硕大无比的日晷。
日晷要利用太阳，可以说是“太阳钟”。显然，太阳钟只能在有太阳的晴天使用，那么，遇到阴雨天怎么办呢？晚上又怎么办呢？有办法，就用“漏壶”。漏壶传说还是五千多年前的黄帝发明的。有一天，黄帝面对着一只有裂纹的陶罐，看着水一滴一滴地从裂纹中慢慢渗出，时间越长，漏出的水越多，就产生了用它来计量时间的想法。
西汉时期的铜漏壶传说毕竟不是很可靠，可靠的文字记载表明，早在3000年前，我国就已将漏壶计时用在了军事方面。那时，部队扎营处的水井旁边都要挂上一把漏壶，一方面为士兵指示水源，一方面作为时间流逝的标志。水井边上有值班的士兵，随时往壶里添水，还要根据漏壶指示的时间，定时敲响竹筒报告时间。可惜的是，这种早期的漏壶都未能传下来。现在我们能见到的最早的漏壶是距今2000年的西汉时代的。
在北京的中国历史博物馆保存有一套元朝制造的漏壶，非常精致。这套漏壶用铜制成，共4个，一个接一个地放在阶梯形的座子上，最上面的壶里装满了水。然后打开位于下方的壶口，让水从那里慢慢地漏出。这样，依次通过四个铜壶，漏到受水壶里。受水壶中有一个铜人，抱着一根可以上下活动的漏箭，上面刻有时刻。漏箭下端装一个浮舟浮在水面。受水壶的水逐渐满起来，人们从漏箭上升的位置就可以知道时间了。
由于漏壶是用水来算时间的，人们又把它叫做日天壶、夜天壶、平水壶、分水壶、下水壶、退水壶、“水钟”等。
同样的道理，用沙漏也可以计算时间。沙子从上边的漏斗往下落，看下边砂的存量就可知道时间。上边沙子漏完后，可以倒过来再用。这就是“砂钟”了。
还有一种“火钟”，是在香炉上点着香，在香上标上刻度。只要看香烧到哪里，就知道时间了。有趣的是一种“火闹钟”，那是一根横卧的香，古人在一定的时间刻度上，挂上用棉纱线悬着的两个小铜球。当香烧到那个时间时，棉纱线烧断了，铜球就落在底下的铜盘里，发出清脆的“咣”声，这就把熟睡的人唤醒了。
我国自古以来就有珍惜时间、遵守时间的好传统，古人很好地利用了这些早期的计时工具来安排各种活动。在这里，我们讲一个与计时有关的古代故事，希望对你有所启示。
约公元前500年，齐景公与邻近的燕国交战，但屡战屡败，心下十分烦恼。这时有人推荐一个叫司马穰苴的人来带兵，说他能文能武，文能团结大众，武能统率全军，而且令出必行，是个难得的将才。齐景公一听很高兴，就任命他为将军，还派了一个亲信大臣庄贾去做监军。司马穰苴接受任命之后，就在朝廷上与庄贾约定：明天中午准时到军营受令。
第二天上午，司马穰苴在军营吩咐部下：“立表下漏，待贾。”于是，部下在军营大门口竖起一根木杆，充当日晷的指针，观看太阳的影子；再在木桩上挂起了漏壶，开始滴水。等到木杆的影子指向了正北方时，漏壶也显示出到了中午的时刻。可是，庄贾还没来到。司马穰苴就命令部下把木杆和漏壶拿走，不再等庄贾了。
原来，庄贾在家里与家人及朋友饮酒话别，耽误了时间，一直到了下午才来到军营。你猜司马穰苴拿庄贾怎么样？是叫他写个检查，下不为例，还是严厉批评，给他一个处分？不！司马穰苴马上叫部下将庄贾押过来，宣布他不遵从军令，立即处以斩刑——杀头！这样一来，对官兵的震动很大。大家知道这个将军执法严厉，于是训练、作战都不敢马虎。以后，齐军果然打了胜仗。知识点司马穰苴田穰苴是继姜尚之后一位承上启下的著名军事家，曾率齐军击退晋、燕入侵之军，因功被封为大司马，世称司马穰苴。后因齐景公听信谗言，田穰苴被罢黜，未几抑郁发病而死。由于年代久远，其事迹流传不多，但其军事思想却影响巨大，司马迁赞曰：“闳廓深远，虽三代征伐，未能究其义。”
时钟的发明
1655年春天，一个伸手不见五指的深夜，荷兰海牙这座美丽的城市已进入了梦乡。而城外一座高山上的天文观测站，却是灯火通明，人们正在紧张的工作。只见一位三四十岁的中年人，胡子长长的，面容憔悴，正在望远镜前聚精会神地观测星空。从他的脸色可以看出，他已经这样连续工作好多天了。他现在是用自己设计制造的一台天文望远镜，观测地球的姊妹星——土星。
只见他的双手把住望远镜筒，不时地进行调节，全神贯注地观测夜空上的目标。
“啊！我看见土星的卫星了！”他突然发狂似地喊了起来。别人以为他出了什么意外，纷纷跑到他的观测室来，可是，一进门却见他安然无恙。他手舞足蹈像个孩子似的告诉大家，说他看见土星的卫星了。顿时，大家争先恐后地挤到他的望远镜前观看起来，果不其然，土星的卫星进入了众人的眼帘。大家不由得齐声欢呼起来。
这颗卫星后来被称为土卫六。最先观测到土卫六的这位中年人，就是著名的物理学家、天文学家和数学家惠更斯。
惠更斯于1629年4月14日出生在荷兰海牙。他的父亲是一位外交官，也是赫赫有名的法学教授。他很重视孩子的教育。他原本希望惠更斯长大以后能够继承他的事业，成为举足轻重的法学家，所以聘请家庭教师对惠更斯进行有关法学的启蒙教育。
惠更斯但是，聪明的惠更斯对枯燥的法律条文并不感兴趣，他常常利用课余时间，描绘各种想象中的机械图形，有时还自己动手把它们制作成模型。
有一天，老师无意中看到班里最小的学生惠更斯所做的模型，非常生气，训斥道：“你怎么可以把时间浪费在这些没用的东西上呢？我一定要告诉你父亲。”
说完，老师马上把模型拿去给惠更斯的父亲看，并请他责备惠更斯。不料父亲看到模型，把弄了一番，反而赞不绝口地说：“做得太好了，真没想到我儿子有这样的天才。老师，我们应该顺应孩子的性情来教导他，不能强迫孩子学习他不感兴趣的东西啊！”
因为惠更斯有这样一位开明的父亲，使他从小就受到了良好的家庭教育。他入学很早，能够循着自己的兴趣自由向前发展，专心研读他喜爱的科学方面的书籍。
16岁那年，惠更斯以优异的成绩考入了著名的莱顿大学，专门学习数学、天文学和物理学。由于从小打下良好的科学基础，他在大学期间，成绩总是名列前茅。
1647年，他转入布勒达大学学习数学和法律。1655年，惠更斯获得法学博士学位。
大学毕业后，惠更斯曾先后出国到法国巴黎和英国伦敦。在国外，他结识了许多当时著名的专家和学者，其中包括牛顿以及和他一起创立微积分理论的莱布尼茨等，这对他以后在科学事业上做出成就无疑是很有帮助的。
