不过，在一篇题为《漏水转浑天仪制》的文章中描述了张衡所用的刻漏是一组三级的刻漏。这篇文章已佚，只在唐代的《初学记》卷二十五中留有三段残文。《初学记》所引残文题名前还有“张衡”二字。因此，很可能，残文是张衡的原作。这三段文字如下：“以铜为器，再叠差置，实以清水，下各开孔。以玉虬吐漏水入两壶，右为夜，左为昼。”“（盖上又）铸金铜仙人，居左壶；为金胥徒，居右壶。”“（皆）以左手把箭，右手指刻，以别天时早晚。”所谓“叠置”就是指二具刻漏上下放置，“再叠”，则当然是又加上第三具刻漏了。至于下面的聚水器（壶）分左、右两把，那是因为古代的时刻制度夜间的和白天的有所不同，因而刻箭上的刻度也有不同。所以张衡干脆就用两把聚水器。从张衡之前没有多级刻漏的记载这个事实，我们也许可以推断，正是张衡作出了从沉箭漏到浮箭漏，又从单漏到多级漏这样两步卓越发明的，而且是从单漏直接跨上了三级漏的。无论如何，张衡对我国古代刻漏技术的发展是有其贡献的。

《算罔论》一书久已佚失。唐代李贤在注《后汉书》时就指出：“衡《集》无《算罔论》。盖网络天地而算之，因名焉。”因为看不到《算罔论》，他就怀疑它根本不是一部书，而是《灵宪》一书的补充名词，即，应作《灵宪算罔论》。可是《后汉书·张衡传》文末再次述其著作名时仍只称《灵宪》，且后世引张衡著述的也无《灵宪算罔论》之称，李贤所说是没有根据的。《算罔论》应是单独的一本书。查《九章算术·少广章》刘徽注开立圆术时引有“张衡算”若干言，这当是《算罔论》的遗文。从这些遗文得知，张衡第一个否定了对圆周率的古代粗疏认识，提出了的新值。这个数值虽然仍很粗略，但却是进步的开始。由此才有刘徽的推进，并最后导致祖冲之的杰出发明。

安帝建光元年（公元121年），张衡去史职，改任公车司马令。这是个掌管宫阙南门，品级和太史令相同的官职，虽然他离开了太史令职位，但仍关心天文历法工作。延光二年（公元年），东汉朝廷内部发生了一场是否继续颁行《（后汉）四分历》的大讨论。张衡曾积极参加了这场讨论。

《（后汉）四分历》是为了纠正以前行用的《太初历》的疏误，从光武帝建武八年（公元32年）起酝酿，到章帝元和二年（公元85年）经过科学而慎重的大讨论之后才得颁行的。《（后汉）四分历》在天文数据和计算方法等方面都有许多改进。延光二年的讨论之所以发生，是由于有人提出，根据图谶，当改用甲寅元《（后汉）四分历》是用文帝后元三年为元，岁在庚辰）；又有人提出，章帝改历以后“灾异卒甚，未有善应”，而汉武帝用《太初历》后，“享国久长”，故应复用《太初历》。这两种观点提出以后，张衡和另一位学者周兴一起，立即和他们展开了辩论。数次辩论，对方或者无可回答，或者回答失误。史书没有留下这些一定是很精彩的辩论记录，但可以推测，张衡他们是用天文学的科学论据和对方的迷信观念作的辩驳，因为张衡、周兴二人在驳倒上述二种改历要求之后，又根据多少年的天文观测记录，提出应该行用一种比《（后汉）四分历》更准确的历法：《九道法》。张衡、周兴的提议触发了一场大规模的讨论，进入讨论的公卿有一百多人。很可惜，张衡等人的建议没有被采纳，不过要求改用甲寅元或《太初历》的提议也彻底被否决了。《九道法》现已无传，只知它是在西汉时代出于民间的一种历法，西汉末年刘歆曾对它作过改进和推广。这种历法最主要的是其中提出了定朔的概念。而在官方的历法中，直到东汉末年刘洪的《乾象历》中才有定朔概念。定朔概念的产生是中国历法史上的一大进步。由此可见，张衡的科学见解是非常高明的。