張衡連續做了六年官。安帝建興元年(公元121)，調任公交司司馬令。公車司馬陵的官署設在皇宮南門旁，職責是保衛皇帝的宮殿，出入內外奏折，接受全國官民的朝貢物品，接待北京各地的民眾。把科學家張衡調到這樣的位置上，充分說明封建皇帝是如何不重視科學，不給有才能的人充分發揮才能的機會。但是，就是在這個位置上，張衡仍然利用壹切可能的時間和精力，繼續他的學術研究。除了天文學，他還在數學、物理和機械制造方面下了很大功夫。我們提到過張衡著名的數學著作《計算的理論》和壹輛鼓車、壹輛導遊車等的設計。都是張衡上任公交車長時潛心研究的成果。
舜帝永建元年(公元126)，張衡調任太史令。這是張衡第二次正式下命令。當時壹些熱衷於名利的人趁機嘲笑張衡“出師未捷身先死”，沒有得到提拔。他們諷刺他仕途不順，說“去了史家五年再回來，不是壹種進取的趨勢”。那是壹只倦鳥回巢，抨擊張衡“獨樹壹幟，孤芳自賞”。也有人把張衡創造的科學儀器視為“屠龍之術”，視為壹條“藝術成功”之路。也有人嘲笑張衡的“不公”，認為張衡要是把精力放在做官上，早就升官了。面對統治階級的冷遇和傳統勢力的冷嘲熱諷，張衡專門寫了壹篇文章叫《應劍》，來回答這些目光短淺的人“刻舟求劍，守株待兔”的嘲諷。
在《英劍》中，張衡既鮮明地表現出自己在研究中抱著“有自知之明，堅定不鉆”的信心和決心，又表現出“不以夥伴為恥，以智慧為恥”的謙虛態度。同時，我也說過，我不想和那些貪圖名利、目光短淺的人競爭，我堅持“古為今用，交朋友”的寬廣胸懷。
除了渾天儀，張衡在世界科學史上的另壹項不朽發明——地動儀，在他第二任太史令期間研制成功。地動儀發明於132年(陽嘉元年)，是世界上第壹臺測量地震及其方向的儀器。地動儀的發明在人類與地震鬥爭的歷史上寫下了光輝的壹頁，從此開始了人類用儀器觀測地震的歷史。
中國是壹個地震多發的國家。千百年來，我們的祖先壹直在頑強地與地震災害作鬥爭。早在3800多年前，中國就有關於地震的記載。金代出土竹書編年史中記載，虞舜的“裂泉”可能指的是地震；最露骨的報道是夏朝7年(約公元前1590年)的“泰山地震”，這是世界上最早的地震記錄。《詩經·瀟雅》中報道的十月之交的地震情景說:“葉葉(意為火極)撼電，而不安(意為不合時令，使人不安)，江河皆沸，山丘(山頂)■(即斷)。據考證，這是周朝末年(公元前780年)陜西地震引發山體滑坡的生動記錄(前兩句可能是“地聲”和“地光”結合的地震前兆)；公元前三世紀，魯《春秋》記載“立國8年(公元前1177年)，六月，文王病5日，但地動東西南北，不出國。“這份記錄明確指出了地震發生的時間和範圍，是中國地震記錄中最早的具體可靠的記錄。此外，在《春秋》、《國語》、《左傳》等先秦古籍中也有關於地震的記載，許多古代地震記錄被保存下來。自西漢以來，在各個朝代的歷史“五行誌”中，地震都被記錄為災害。
東漢時期，中國地震頻發。據《後漢書·五行誌》記載，永和四年(公元92年)至安帝嚴光四年(公元125年)的三十年間，共發生* * *大地震26次。漢安帝元六年(公元119)，發生了兩次大地震。第壹次發生在二月，首都洛陽和其他42個郡和國家都受到了影響。有的地方地面開裂，有的地方地下淹水，有的地方城墻上房屋倒塌，死傷多人。第二次是在冬天，地震波及了八個縣和國家的廣大地區，造成了巨大的生命財產損失。當時由於科學知識的缺乏，人們對地震極度恐懼，認為自己是受神靈支配的。
張衡當時在洛陽當太史令，對那多次地震有很多切身體會。張衡多次目睹地震後的慘狀，深感痛心。為了掌握全國地震動態，他記錄了各地的地震報告。他在現有天文學的基礎上，經過多年不懈的探索和研究，終於在50歲時(公元132年)發明了世界上第壹臺測定地震方向的地動儀。
據張衡介紹，地動儀由青銅制成，看起來像壹個直徑8英尺的大酒瓶。儀器頂部有凸起的蓋子，儀器表面刻有篆書、山川、龜、鳥、獸等各種圖案。儀器周圍有八條龍，水龍頭排列在東、南、西、北、東北、東南、西北、西南八個方向。每條龍的嘴裏都有壹個銅球。每個水龍頭下蹲著壹只青銅蟾蜍。癩蛤蟆瞄準了龍的嘴，張開嘴好像在等著吞食物。無論哪裏有地震，龍嘴裏的銅球都會滾出來，掉進下面的蛤蟆嘴裏，發出攪人的響聲。守地動儀的人聽到聲音就能知道地震的時間和方向，查看地動儀，看龍口銅球朝哪個方向吐。壹方面可以記錄準確的地震資料；同時也可以沿著地震的方向尋找受災區域，做壹些救援工作，減少損失。
公元138年2月3日，放置在都城洛陽的地動儀龍口突然張開，壹個銅球從龍口中吐出，落入蛤蟆口中。但當時都城洛陽的人們對地震沒什麽感覺，於是人們紛紛議論，懷疑地動儀效果不好；那些不相信張衡的官僚學者，攻擊張衡是在吹牛。然而，每隔幾天，就有壹匹飛馬來到隴西(今甘肅省東南部)，報告前幾天突然發生了地震。所以人們對張衡創造的地動儀“都深信不疑”。隴西距離洛陽1000多裏，地震儀標記正確，說明其地震靈敏度相當高。據張衡傳記錄的沒有感覺到地震的羅陽人分析，地震儀能測到的最低地震裂度約為3度(按我國地震烈度表12度)，在1800年前的技術條件下，可以說是非常偉大的成就。
張衡的地動儀制造成功，歷史上出現了第壹個記錄地震的科學儀器。在國外，過了壹千多年，直到公元13世紀，類似的儀器才出現在古波斯的馬拉哈天文臺。歐洲最早的地動儀也是在地動儀發明後1700多年出現的。
但由於封建王朝統治者對科技方面的發明總是不太重視，張衡在地震方面的研究和發明得不到他們的支持。地動儀造出來之後，並沒有廣泛使用，甚至地動儀本身也不知道什麽時候被破壞了，這真是科技史上的壹大損失。
可惜的是，張衡地動儀的內部結構原理在史書上寫得很簡略，讓人無法詳細了解。在張衡之後，我國歷史上有幾位科學家對地動儀進行過專門研究。如南北朝時，河間(今河北河間縣)人認為杜芳畫過渾天、分岐、地動、吳彤、漏雕、侯豐等精巧器具的結構。配有圖片，並做了數學計算和文字描述，將這些資料匯編成壹部科技巨著，名為《奇準》。隋朝初年的林還寫了壹部《地震學銅器經》，闡述了地動儀的力學原理。但是這些重要的著作並沒有流傳下來。近代中外科學家做了大量的研究工作，提出了壹些修復方案。1959期間，王振鐸復原的張衡地動儀模型在中國歷史博物館展出。然而，王振鐸的模式與《後漢書·張衡傳》的記載仍有出入。
雖然張衡地動儀內部機械的具體結構早已失傳，但這是近年來我國科技工作者。他們運用現代科學知識，根據後漢張衡傳的有關記載，並參考考古資料，經過多方面的探索，終於得出了1800多年前張衡制造地動儀的機理原理，並設計出了這種儀器的假想圖。
《後漢書·張衡傳》中所載的地動儀是地動儀的主體結構。經多位學者反復研究，張衡地動儀的基本結構符合物理學原理。像現代地震儀壹樣，它利用物體力學的慣性拾取地面運動波，從而進行長距離測量。這個原則壹直沿用至今。王振鐸先生正確地總結了這個樂器是由兩部分組成的:壹部分是豎立在樂器瓶狀部分中央的沈重的銅柱。銅柱的底部是尖的，頂部是向上的，相當於壹個表示慣性運動的鐘擺。張衡稱之為“資柱”；另壹部分是八組八個方向的杠桿機械(即八根桿子連接在“鬥珠”周圍，向四面八方伸出)，直接與八個水龍頭相連。這八根桿就是後漢張衡傳書中的“八路”，也就是今天力學中的“曲橫”。這兩個部分位於封閉的銅制儀器的中心。但由於“獨竹”上厚下薄，重心高，支撐面小，就像壹個倒置的不倒翁，所以極易受到震動，哪怕是微弱的震動。地震發生時，儀身震動，只有“獨柱”因自身慣性相對儀身移動，失去平衡而傾斜，推開壹組杠桿，使與儀身外側關聯的龍嘴張開，吐出銅球，落入下方蛤蟆口中，通過擊落的聲音和銅球下落的方向，報告地震並記錄地震方向。
張衡設計的地動儀也是其唯物主義自然觀的形象體現。地動儀呈橢圓形，直徑與大象相同，象征著渾天所說的天空。帶有大寫字母的儀器的平底表示地球，它位於天空之內。器身上雕刻的山、龜、鳥、獸象征著山、青龍、白虎、雲雀、玄武巖。八卦和篆書如幹、坤、真、荀、闞、隸、艮、兌等代表了四面八方的精神。八龍在上象征陽，蟾蜍在下象征陰，構成了陰陽、上下、動靜的辯證關系。首都列在壹個不屈不撓的位置，並按照“天柱”的古老說法排列。該機構自然采用杠桿結構。
張衡的這項了不起的發明，不僅體現了科學家的智慧和創造精神，也反映了東漢中國先進的科學文化水平，讓我們感到無比自豪。
除了地動儀，張衡還創造了另壹種氣象儀器，這就是氣象儀。以前很多人認為“氣象計”和“地動儀”是同壹個儀器。根據科學家最近的研究，這種觀點是錯誤的。後漢張衡傳的“楊家元年，風後與地動儀重修”這句話，是指張衡同時創造了風後和地動儀。然而，《張衡傳》中並沒有記載這種氣象儀的結構。現在我們來介紹壹下關於氣象計的情況。
竺可楨先生在《中國過去的氣象成就》壹文中寫道:“在氣象儀器方面，雨量計和風向標都是中國的發明，遠早於西方國家。後漢張衡傳:‘陽嘉元年，風後和地動儀重修。’後漢書只講了地動儀的結構，沒有壹個字講氣象儀是什麽樣子的，所以有人懷疑氣象儀和地動儀是壹種儀器，其實不是。《三輔黃圖》是後漢或魏晉時期的人寫的。書中說:“長安宮南有靈臺，高15米，有張衡制作的渾儀；還有壹種是風銅互現，遇到風就動。顯然是說風是另壹種樂器，其編制方法在《漢書》中並無詳細記載，但據《觀象奏詹》壹書記載:“凡風必在高平之地。立壹根5尺竿，竿上做壹個盤子，竿上做三只腳，兩只腳站在外面，綁壹只腳下來往裏面轉，風來了就轉，回頭，把花含在嘴裏，花起來。也就是說，我們可以知道，張衡的《等風》和《西屋脊等風雞》是類似的。西方的候雞在12世紀開始有書籍記載，比張衡記載的晚1000年。"
除了竺可楨先生的論證，還有另外三個關於氣象計的材料。(1)《後漢書·關白》中隸屬於太史令的官員共有42人，其中3人掌管“候風”之職。由此可見，制作氣象儀，觀測天氣，是在張衡的職責範圍之內的。(2)《西京雜記》載有壹項“皇帝儀仗隊與風和”。由此可以推斷，儀表“翔鳳梧”不僅可以安裝在平臺上，也可以安裝在車輛上。氣象計的發明可能在張衡之前。張衡制作的氣象計雖然有所改進，但並不是特別突出的新發明，史書記載就不贅述了。(3)北魏新所著《齊準》壹書中，將地震、天氣、吳彤列為三項；隋代林的《震銅經》中沒有“等風”二字。因此，壹方面我們可以推斷這兩個物體的結構可能並不完全相同；另壹方面，也可以認為地震儀和氣象儀是兩種完全不同的儀器。
可以肯定的是，除了地動儀，張衡還發明了氣象儀。通過這些論述，也可以窺見我國漢代氣象儀器的創造和應用。同時也證明了張衡是我國科學史上壹位偉大的開拓者，他對自己的崗位認真負責，在科學研究中能結合實際，善於學習前人的科學經驗，進行創新和改進。