据学者们考证，张衡在当时已经利用了力学上的惯性原理，“都柱”实际上起到的正是惯性摆的作用。同时张衡对地震波的传播和方向性也一定有所了解，这些成就在当时来说是十分了不起的，而欧洲直到1880年，才制成与此类似的仪器，比起张衡的发明足足晚了一千七百多年。

关于地动仪的结构，目前流行的有两个版本：王振铎模型（1951年），即“都柱”是一个类似倒置酒瓶状的圆柱体，控制龙口的机关在“都柱”周围。这一种模型最近已被基本否定。另一种模型由地震局冯锐（2005年）提出，即“都柱”是悬垂摆，摆下方有一个小球，球位于“米”字形滑道交汇处（即《后汉书·张衡传》中所说的“关”），地震时，“都柱”拨动小球，小球击发控制龙口的机关，使龙口张开。另外，冯锐模型还把蛤蟆由面向樽体改为背向樽体并充当仪器的脚（见上图）。该模型经模拟测试，结果与历史记载吻合

仪器的内部中央有一根铜质“都柱”，柱旁有八条通道，称为“八道，还有巧妙的机、关。樽体外部周围有八个龙头，按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向布列。龙头和内部通道中的发动机关相连，每个龙头嘴里都衔有一个铜球。对着龙头，八个蟾蜍蹲在地上，个个昂头张嘴，准备承接铜球。当某个地方发生地震时，樽体随之运动，触动机关，使发生地震方向的龙头张开嘴，吐出铜球，落到铜蟾蜍的嘴里，发生很大的声响。于是人们就可以知道地震发生的方向。

在古代很多的地震前常有蟾蜍大量的出现，现在也是，以至古时候古人常常用蟾蜍大量出现来作为地震前的征兆，所以选用了蟾蜍

1.原理：地震发生时，从震源会发出两种波：一种叫p波，是纵波，它引起的物体震动方向和波的前进方向一致；一种叫s波，是横波，它引起的物体震动方向和波的前进方向垂直。p波的速度比s波快，因此最先到达地面，形成地震波中的初波。据初波的震动方向就可以知道震源方向。

一点说明：张衡的候风地动仪，只是比驿卒更早地通知京城的人士罢了，这个可以从《后汉书》的一些记录里看出。

2.人类至今都无法提前预测地震，何况古时候。地震是可以记录的。

3.见第一点原理解释，只要感应到初波，产生震动，球就会掉进蟾蜍的嘴里。

也做一点说明：如果候风地动仪能敏感到对“第一哨”初波就做出响应，那么足以有许多别的和地震无关的震动，比如在它附近跺脚，能引起它的反应，从而让人误把许多不是地震的震动也当成是地震。但如果要让候风地动仪保持一定的“迟钝”性，它又有可能无法“感觉”到地震的初波，直到之后的各种波陆续传来时才被“惊醒”，可是这些迟来的波的震动方向已经完全不能代表震源的方向了。可见候风地动仪就算是作为地震记录仪也是不太准确的地震记录仪。

4.因为蟾蜍本身就是对地震很敏感的动物，可以参见很多史料和现在新闻报道的一些事实——张衡还是用心良苦的。