子午环是测定恒星过子午圈时刻及天顶距以求恒星赤经及赤纬的天体测量仪器，备有精密的垂直度盘。

1990年8月17日，我国与丹麦天文学家合作研制的有效口径为240毫米的当时世界上最大反射式全自动水平子午环，在中国科学院陕西天文台安装完毕。这标志着我国拥有了第一台天文子午环，也标志着我国天文学在这一领域进入了世界先进领域。

子午环是目视方法测定恒星位置的主要仪器，它的基本结构好像是一架大型的直轴式中星仪，另外附有一个刻划十分精密的垂直度盘。子午环的望远镜，经常指向子午圈，既可以用来测定恒星中天的时刻，又可以测定恒星中天时的天顶距。

与国外通用的经典子午环相比，我国的天文子午环采用了水平式望远镜装置，将主光路改为反射式系统，并添加了实施校测系统来检测仪器的状态。这些新颖的设计使得其冲破了子午环有效口径限制的禁区，使得有效口径达到了240毫米。

这一系列的优势，使得子午环更适于观测远距离暗天体，经过初步调试之后，它已经可以用目视测微器对距离地球约782光年的北极星和其他遥远的恒星进行观测。当正式投入使用之后，还将可以观测到比人肉眼极限距离高630倍的天体，全年可观测10万余个星次，无论是被测天体的极限星还是整体的观测效率都有了重大突破。而且，由于子午环是由望远镜、自动校准光学系统和计算机自动控制系统等组成，使得整个观测、记录采集和数据处理全部实现自动化。

另外，由于是采用光子计数技术测定恒星的观测量，因此子午环可提供一万多颗天体的精确位置。这将对于研究太阳系天体、银河系动力学、恒星的形成，烟花、宇宙的年龄、恒星的空间分布以及参考系的建立等天文学领域产生极大的作用。

观测和归算正在转向全部自动化。用来精密测定天体过子午圈的时刻和天顶距，借以求得天体赤径和赤纬的一种光学仪器。子午环曾被誉为最精密的天文仪器。二百年来，它一直是编制基本星表的主要仪器。它的主要部分是一架口径15～20厘米、焦距约2米的折射望远镜，其有效视场约为0°3。镜筒的中部是一个坚固而中空的立方体，侧面有水平轴，沿东西方向放置，使镜筒能在子午面内转动。水平轴的两外端为精密轴颈,置于V形轴承架上。在水平轴上套有直径较大的精密垂直度盘，用4～6台对称排列的读数显微镜读取望远镜的天顶距。读数也可由照相机记录。在新型子午环上已开始使用光学度盘或分辨率达0奖05的感应式传感器来代替金属度盘。望远镜和水平轴的绝大部分重量由专门的平衡机构承托,以减轻压在V形轴承上的重量。仪器的基墩须有深固的防震地基。在望远镜的焦平面上装有精密的测微器。测微器有垂直移动和水平移动的动丝。观测者转动测微轮带动水平动丝来对准星像，测出它偏离测微器中心水平丝的角距。将这个自动记录下来的角距加到垂直度盘的读数上,并作大气折射改正后,就得到这颗星中天时的天顶距。此外，控制驱动垂直丝的小电动机的速率，对准并跟踪水平移动的星像，配以恒星钟的秒脉冲，自动记录垂直动丝的位置，来推算出恒星经过子午圈的时刻，即这颗星的赤经。一颗星的观测时间一般不超过两分钟。

有的子午环已采用光电记录法，不再由人眼瞄准星像，而且观测数据也直接输入电子计算机。观测和归算正在逐渐转向全部自动化。子午环配有水银地平、准直管和方位标等附属装置，用它们分别定出天底点的位置、视准线的准直差以及水平轴的方位差。实际上，子午环观测还需校正多种误差。子午环一般可观测亮于9等的恒星。观测一颗星一次中天的均方误差为：赤经±0奖20～±0奖30，赤纬±0奖30～±0奖45。

子午环与中星仪的主要差别在于前者有测天顶距的精密度盘和不采用频繁的转轴观测法。为了定出绝对测定所需的赤经零点──春分点（见分至点），子午环还应观测太阳、行星和某些亮的小行星。