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　　刻漏是我國古代最重要的計時儀器。目前傳世的三件西漢時代的刻漏，都是所謂“泄水型沉箭式單漏”。這種刻漏只有一只圓柱形盛水容器。器底部伸出一根小管，向外滴水。容器內(nèi)水面不斷降低。浮在水面的箭舟(即浮子)所托著的刻箭也逐漸下降。刻箭穿過容器蓋上的孔，向外伸出，從孔沿即可讀得時刻讀數(shù)。這種刻漏的計時準確性主要決定于漏水滴出的速度是否均勻。而滴水速度則與管口的水壓成正比變化。即隨著水的滴失，容器內(nèi)水面越來越降低，水的滴出速度也會越來越慢。為了提高刻漏運行的均勻性和準確性，古人想了兩步對策。第一步是把泄水型沉箭式改為蓄水型浮箭式，即把刻漏滴出的水收到另一個圓柱形容器內(nèi)，把箭舟和刻箭都放在這個蓄水容器內(nèi)，積水逐漸增多，箭舟托著刻箭漸逐上升，由此來求得時刻讀數(shù)。第二步則是在滴水器之上再加一具滴水器。上面的滴水器滴出的水補充下面滴失的水，這樣，可使下面的滴水器水面的下降大大延緩，從而使下面的滴水器出水速度的穩(wěn)定性得到提高。這樣的刻漏稱為二級刻漏。如果按這思路類推，可以在二級刻漏之上再加一級，則刻漏運行的穩(wěn)定性又可提高。這就成了三級刻漏，如此等等。大概在隋唐以后，中國發(fā)展出了四級和四級以上的刻漏。不過，關鍵的從單漏到二級漏這一步發(fā)生在什么時代？在張衡以前的文獻和考古實物中都沒有提供明顯的資料。
　　不過在一篇題為《張衡漏水轉(zhuǎn)渾天儀制》的文章中描述了張衡所用的刻漏是一組二級刻漏。這篇文章當是張衡或其同時代人的作品，原文已佚，現(xiàn)只在唐初的《初學記》卷二十五中留有幾段殘文。文如下：“以銅為器，再疊差置。實以清水，下各開孔。以玉虬吐漏水入兩壺，右為夜，左為晝”。“(蓋上又)鑄金銅仙人，居左壺；為金胥徒，居右壺”。“以左手把箭，右手指刻，以別天時早晚”。其中所謂疊置當是指二具刻漏上下放置。所謂差置是指上下二具容器放置得不相重而有所錯開。所謂再疊差置當是指有三層容器錯開疊放。至于下面的蓄水壺又分左、右兩把，那是因為古代的時刻制度夜間和白天有所不同，所以張衡干脆就用二把。同時，這樣也便于刻漏的連續(xù)運行。
　　《張衡漏水轉(zhuǎn)渾天儀制》是目前所知第一篇記載了多級刻漏的文獻。由此我們可以推斷，正是張衡作出了從泄水型沉箭漏到蓄水型浮箭漏和從單漏到多級漏這樣兩步重大的飛躍。