历代的计量标准器都依据科学原理精心制作。秦孝公十八年(公元前344年)，商鞅监制颁发的铜方升，刻铭以当时的应用数学分数定义十六有五分之一立方寸的体积为一升的容量。如今实测容积比原设计数大1%。西汉末年，新朝始建国元年(公元9年)制作一批标准器，其中新莽铜嘉量，巧妙地把尺度、容量、重量三个单位量组合在同一个器物上，器型为龠、合、升、斗、斛五个量，制作中既要形成五个容量单位量的结构，又要满足斛深一尺、斛重二钧的规格。器壁正面有81字总铭，每个量器上各有分铭、标明尺寸和容积。制造工艺相当复杂，当时采用的圆周率为3.1547。历代数学家、律历学家都以它为标准考校秦汉度量衡单位的量值。此器历尽沧桑，如今完整无恙地保存在台湾故宫博物院。

 

　　一些高水平的计量测量器具也应需要被发明创造出来。春秋(公元前770～前221年)末期，楚国已使用小型权衡器——天平砝码称量黄金货币，按杠杆原理制作精巧，最小的砝码只有0.2克，当时称量的金饰件可以精确到四分之一铢，相当于16毫克。新朝制作的新莽铜卡尺，可以测量工件的圆径和孔的深度，这项重大的发明适应当时手工业成批生产提高测量工效的需要。据考证，我国在公元一世纪的东汉时期已有了杆秤，这是对世界计量技术的重大贡献。三国时魏武帝曹操(155～220年)的儿子曹冲称象的故事，说明当时已能利用浮力原理解决大秤量的技术问题。唐代制作一批精美的象牙尺，采用浮雕和拨镂工艺，牙尺既是测量工具又是艺术珍品，朝廷用来赏赐功臣和赠送外国使者，日本遣唐使带回的彩色唐牙尺，至今珍藏在日本古都奈良正仓院，这是中日两国交流度量衡技术和友好往来的历史见证。北宋初年，发现太府旧权衡器失准，影响朝廷收入，并出现使用权衡器作弊而引起诸多诉讼纠纷。内藏库官员刘承王圭(950～1013年)奉命重新考定了标准砝码，创制了两种小型精密戥秤，规定了防止舞弊正确使用大型权衡器的操作方法。给内外府和四方大都颁发了新的权衡标准器。经过彻底整改，不仅使权衡计量纳入公正公平轨道，而且加快推进了唐代以来将衡重的“两、铢、累、黍”非十进制，改为“两、钱、分、厘、毫”十进制的进程。

 

　　把长度、容量、重量三个物理量建立起自然物标准，在我国秦汉时期已积累了这方面的知识并实验应用。西汉末年，律历学家刘歆(？～23年)用积累和黄钟律管互相参校，定出长度、容量、重量的单位标准量。这种利用音频原理和黍的容重特性，使度量衡三个量之间建立起参数关系，在一定条件下是合理的。又如史书记:“黄金方寸，而重一斤”，“水一升，冬重十三两”这些参数关系都是科学的。古时检定度量衡器具十分强调时令，都选择春分秋分时节进行，因为这时“昼夜均而寒暑平”气温适中，昼夜温差小，校正度量衡器具不会受温度变化的影响。古人还认识到“悬羽与炭而知燥湿之气”，“煤故炭轻，湿故炭重”测量湿度的知识。在掌握度量衡技术方面，对自然规律有深入的了解。千百年来，祖先们接连不断地进行计量测试实践活动，积累了丰富的认识自然、改造自然的知识和经验，留下了弥足珍贵的度量衡文物，在中国灿烂的古代科学文明中，谱写下光辉的一页。