最簡單的擺是掛在細線上的小重球，這叫單擺。如果忽略線的質量，並把重球的質量看成集中在球心一點，這種“擺”叫“數學擺”。質量分布比較複雜的擺叫“物理擺”。任何一個擺，當重錘偏離平衡位置然後被放開的時候，如果沒有其他外力作用，就會因重力而產生固有振動。固有振動的周期稱為固有周期，當一個物體可以由另一個和它固有周期相同的物體的振動而激發起振動的現象稱之為共振。
地震儀的主要部分就是一個物理擺。發生地震，地表振動的時候，擺的支架和記錄滾筒的支架均隨地表運動，但重錘由於慣性作用而維持不動，這樣，重錘與隨地表一起運動的滾筒之間就產生了一個相對運動，我們在擺錘上懸掛一個筆尖，使筆尖能在勻速轉動的記錄滾筒上把擺錘的運動(實際是地麵的運動)軌跡記錄下來，這就是地震波曲線，記錄的圖紙就是地震圖。地震圖上記錄的振動方向，與地表方向相反。這就是地震儀的基本工作原理。近代地震儀一般包括拾震器、放大器和記錄裝置三個係統。
地震時的地麵運動非常複雜，為了便於分析研究，通常用三個單自由運動的擺，來分別記錄東西、南北和上下方向的振動。
地震信號的記錄方式主要有3種：
可見記錄，用一個與地震儀檢波器相接的特製筆尖把地震信號記錄在一張不停地向前運動著的紙上。用這種方式記錄，觀測者可以隨時看到記錄到的地震波形。
照相記錄，把地動信號先變成電信號，再送入一個鏡式靈敏電流計中，供反射光點把地動記錄在照相紙上。
磁帶記錄，把地震信號用模擬或數字方式記錄在磁帶上。它的優點是體積小，容量大，便於保存、複製和攜帶。這種記錄方式為數字化處理地震圖提供了極大的方便。
以上傳統的地震儀的記錄曲線是連續的，這種記錄方式我們稱之為“模擬記錄”，此類地震儀稱為模擬地震儀。模擬地震儀的彈簧和重錘或者其他的機械元件都有它自身的“自振周期”，因此機械傳感器的結構和性能決定了模擬地震儀隻能記錄到地麵運動的優勢周期，所記錄到的地麵運動頻帶較窄，即短周期地震儀隻能記錄近震，中長周期地震儀隻能記錄遠震。其次，模擬地震儀的動態範圍，就是所能記錄到的最大的地麵運動和最小的地麵運動的比值(在地震學中通常使用這一比值的對數，這個對數乘以20就是“分貝數”)很小，即如果把模擬地震儀調節到比較靈敏的程度，可記錄到小地震，那麼同一個地方發生的大地震的波形就會被“限幅”，把超過一定幅度的信號削去了，造成波形畸變；反之，如果把模擬地震儀調節到適於記錄大地震時，則地震儀就會很不靈敏，記錄不到小地震。
20世紀70年代後，兩項關鍵性的技術的引入，解決了這兩個問題。一個是電子反饋技術，就是無需“勞駕”傳感器自己振動，而是用試圖阻止這種振動所必須提供的電流來作為地震儀的輸出，這就避免了傳感器自身的“自振周期”的限製，從而使寬頻帶的地震觀測成為可能。
另一個是數字化技術。數字化技術的采用使得地震儀可以“聰明”地根據地麵運動的大小來調整自己的放大倍數，這就使得大動態的地震觀測成為可能。
此外，由於波形直接儲存到計算機，電腦的處理為地震速報提供了極大的方便。
另外它比較高的精度使地震記錄包含了更豐富的地震震源和地球介質的信息，特別適合於對地震震源和地球內部結構的研究。因此，寬頻帶、大動態、高精度的數字化地震儀成為目前地震學家研究地震波、地球內部結構和地震本身的最有力的工具。
地震監測台網的用途
地震監測台網是用來監測地震活動和記錄地震的。為了研究和監測某一地區的地震活動，可布置一個區域台網，區域台網由幾十個至百餘個地震台組成，各台相距不等，有的相距數千米，有的幾十千米，有的甚至有百餘千米。各台檢測到的地震信號傳到一個台網中心，加以記錄處理。如果是一些諸如偵察地下核爆炸的特殊任務，可布設一個排列形式特殊，由幾十個地震台組成的台陣。
為了在預期將發生地震的地區觀測前震和主震，或為了研究大震的餘震，還可布設一個由10~20個地震台組成的流動台網或臨時台網。地震活動平息以後，即可轉移到其他地區進行觀測。
地震台網的一個重要用途，就是在地震發生之後，能很快地給出地震有多大、地震在哪裏發生等一係列信息，這就是所謂的“大震速報”。“大震速報”是政府進行決策的一個非常重要的依據，如遇到災難性的大地震，“大震速報”可為各級政府爭取時間，在最短的時間內組織社會力量，最大限度地挽救生命，全力以赴投入抗震救災，減少損失。1976年河北唐山地震發生後，3個小時還不知道震中的確切位置在哪裏；而2008年5月12日的四川汶川大地震發生後，我國地震台網在10分鍾之內就準確地找到了震中，為黨中央、國務院領導部署抗震救災爭取了時間。通過兩次地震災害的兩種不同結果可以看出，我國地震監測台網30多年的發展和進步。