स्पिरिट लेवल क्या है? इतिहास, प्रकार और यह कैसे काम करता है

स्पिरिट लेवल एक ऐसा उपकरण है जो एक सीलबंद, तरल-भरी नली में मौजूद छोटे हवा के बुलबुले से बताता है कि कोई सतह क्षैतिज (लेवल) है या लंबवत (साहुल)। समतल सतह पर गुरुत्वाकर्षण बुलबुले को नली के दो निशानों के बीच केंद्र में ले आता है। नाम में जो "स्पिरिट" है, वह तरल के रूप में इस्तेमाल की गई शराब है। इसका किसी अलौकिक चीज़ से कोई लेना-देना नहीं है।

मुख्य बातें

• स्पिरिट लेवल का आविष्कार फ्रांसीसी लेखक मेलचिसेडेक थिवेनोट ने 1660 के दशक में किया था।
• बुलबुला झुकी हुई नली के ऊपरी सिरे तक इसलिए उठता है क्योंकि हवा आसपास के तरल से हल्की होती है। समतल सतह पर वक्र का ऊपरी सिरा ठीक बीच में होता है।
• एक अच्छा निर्माण-स्तर का लेवल करीब 0.5 मिमी प्रति मीटर तक समतल पढ़ता है, जो लगभग 0.03° है।
• कैलिब्रेट किया हुआ फोन का त्वरणमापी करीब 0.1° से 0.3° तक पढ़ता है, जो एक मध्यम-श्रेणी के पेशेवर लेवल के आसपास है।
• तरल आमतौर पर इथेनॉल या आइसोअमाइल एसिटेट होता है, जिसे पीले-हरे रंग में रंगा जाता है ताकि बुलबुला आसानी से दिखे।

स्पिरिट लेवल का संक्षिप्त इतिहास

स्पिरिट लेवल का आविष्कार 1660 के दशक में मेलचिसेडेक थिवेनोट ने किया। वे एक फ्रांसीसी लेखक और किताबें जमा करने वाले शौकीन थे, और औज़ारों से ज़्यादा यात्रा और भूगोल पर अपने काम के लिए जाने जाते हैं। उन्होंने देखा कि एक हवा के बुलबुले वाली सीलबंद तरल की नली बुलबुले को हमेशा सबसे ऊंचे बिंदु तक धकेलती रहती है। इससे एक स्थिर क्षैतिज संदर्भ मिल जाता था, वह भी साहुल-सूत के झूले के बिना।

पानी की जगह शराब ने क्यों ली

पानी पहली और सीधी पसंद थी, और पुराने कारीगर मोटे क्षैतिज संदर्भ के लिए पानी भरी नालियों का इस्तेमाल करते भी थे। पर पानी में दो दिक्कतें हैं। यह जम जाता है, इसलिए सर्दियों में औज़ार काम करना बंद कर देता है। और यह कांच से असमान तरीके से चिपकता है, जिससे बुलबुला सरकने के बजाय अटकता और उछलता है। शराब (यानी "स्पिरिट") सामान्य बाहरी तापमान पर नहीं जमती, साफ-सुथरे तरीके से बहती है और कांच को एक-समान गीला करती है। यही वजह है कि इसने बाज़ी मारी।

थिवेनोट से लेकर निर्माण-स्थल तक

अगली सदी में सर्वेक्षक और उपकरण बनाने वाले स्पिरिट लेवल को अपनाते गए। दूरबीन बनाने वाले अपने माउंट समतल करने के लिए इसका इस्तेमाल करते थे। सर्वेक्षकों को यह पानी की नाली से हल्का और क्षैतिज काम के लिए साहुल-सूत से ज़्यादा स्थिर लगा। सस्ती और भरोसेमंद कांच की नलियां 1800 के दशक में औद्योगिक उत्पादन के साथ आईं। 20वीं सदी ने एल्युमीनियम बॉक्स बीम और वह छोटा टॉरपीडो लेवल जोड़ा जो आज ज़्यादातर कारीगर साथ रखते हैं।

स्पिरिट लेवल कैसे काम करता है?

सारा काम नली करती है। यह एक सीलबंद कांच या एक्रिलिक की नली होती है, थोड़ी-सी घुमावदार, जिसमें पतला तरल (इथेनॉल या आइसोअमाइल एसिटेट) और एक हवा का बुलबुला भरा होता है। हवा तरल से हल्की होती है, इसलिए गुरुत्वाकर्षण तरल को नीचे खींचता है और बुलबुला नली के सबसे ऊंचे बिंदु तक उठ जाता है। समतल सतह पर वही सबसे ऊंचा बिंदु वक्र का शीर्ष होता है, जहां दो रेखाएं बनी होती हैं। बुलबुला उन्हीं के बीच बैठता है।

नली के घुमाव की भूमिका

घुमाव ही संवेदनशीलता तय करता है। ज़्यादा तीखा घुमाव (यानी छोटी त्रिज्या) उतने ही झुकाव पर बुलबुले को ज़्यादा दूर सरकाता है, इसलिए छोटी गलतियां भी साफ दिखती हैं। हल्का घुमाव बुलबुले को कम सरकाता है, जो खुरदरी सतह पर तो आसान रहता है पर बारीकी से पढ़ना मुश्किल कर देता है।

करीब 1 मीटर त्रिज्या वाली नली हर मीटर झुकाव पर बुलबुले को लगभग 2 मिमी सरकाती है। अच्छे निर्माण-लेवल में ज़्यादा तीखा घुमाव होता है, जो करीब 0.5 मिमी प्रति मीटर देता है। परिशुद्ध सर्वेक्षण-लेवल में त्रिज्या 10 मीटर या उससे ज़्यादा होती है, जो करीब 0.02 मिमी प्रति मीटर तक जाती है।

तरल असल में क्या करता है

तरल को एक साथ कई काम करने पड़ते हैं। इसे पतला होना चाहिए ताकि बुलबुला तेज़ी से चले। इसे जमाव-बिंदु से नीचे भी तरल बने रहना चाहिए। इसे बुलबुले को एक गोल आकार में थामे रखना चाहिए। और इसे कांच को एक-समान गीला करना चाहिए ताकि बुलबुला अटके नहीं बल्कि सरके। इथेनॉल ये चारों काम करता है। यह करीब -114°C पर जमता है, जो किसी भी काम-स्थल से कहीं नीचे है। आइसोअमाइल एसिटेट (केले का तेल) कुछ गर्म-जलवायु वाले औज़ारों में अपनी लंबी शेल्फ-लाइफ के लिए आता है।

पीला-हरा रंग बस एक डाई है। साफ कांच पर साफ तरल में तेज़ रोशनी के बीच बुलबुला दिखना मुश्किल हो जाता है।

स्पिरिट लेवल के कौन-कौन से प्रकार होते हैं?

स्पिरिट लेवल जितने लोग सोचते हैं, उससे कहीं ज़्यादा आकारों में आते हैं, और हर एक किसी अलग काम के लिए ठीक बैठता है। अंदर से ये सब एक ही तरह काम करते हैं, यानी घुमावदार नली और एक हवा का बुलबुला। जो बदलता है वह है आकार और रूप, और यही तय करता है कि आप इसे कहां इस्तेमाल कर सकते हैं।

काम के हिसाब से सही प्रकार चुनना

लंबाई ज़्यादातर खरीदारों की सोच से कहीं ज़्यादा मायने रखती है। कैबिनेट के 6 फुट लंबे रन पर 9 इंच का टॉरपीडो लेवल रखेंगे, तो वह सिर्फ उन्हीं 9 इंच को पढ़ेगा, पूरे रन को नहीं। बीच में धीरे-धीरे बनी झुकाव आपकी नज़र से निकल सकती है। जो सबसे लंबा लेवल काम में फिट हो, उसी का इस्तेमाल करें। रसोई की कैबिनेट पर 48 इंच का लेवल उन ऊंची जगहों को पकड़ लेता है जिन पर 24 इंच का लेवल आराम से चढ़कर निकल जाता है।

स्पिरिट लेवल को कैसे पढ़ते हैं?

स्पिरिट लेवल पढ़ना इस बात पर टिका है कि आपकी आंख कहां है। नली की दोनों रेखाएं लक्ष्य हैं, और बुलबुले को उन्हीं के बीच बैठना है। नली को सीधे सामने से देखें। अगर आप इसे 15 डिग्री बगल से भी पढ़ेंगे, तो लंबन (पैरालैक्स) के कारण बुलबुला बिना हिले ही आपकी आंख में इधर-उधर खिसका दिखता है। साइट पर सबसे ज़्यादा यही गलती मैं देखता हूं।

एक मानक लेवल की दो नलियां

24 इंच और उससे बड़े ज़्यादातर लेवल में दो नलियां होती हैं। एक क्षैतिज, जो लेवल जांचती है। दूसरी 90 डिग्री पर बैठी, जो साहुल जांचती है। जब लेवल का किनारा समतल और सीधा होता है तो क्षैतिज नली बीच में पढ़ती है। जब किनारा साहुल में होता है तो लंबवत नली बीच में पढ़ती है। कुछ लेवल में 45 डिग्री वाली एक नली भी जुड़ी होती है।

निशानों का असल मतलब

दोनों रेखाएं ठीक-ठीक "0 डिग्री" नहीं होतीं। ये उस दायरे को दिखाती हैं जो काम के लिए काफी अच्छा है। अगर बुलबुला ठीक बीच में बैठने के बजाय किसी रेखा को छू रहा है, तो इसका मतलब है सतह नली की रेटिंग के भीतर समतल है। 0.5 मिमी/मी वाली नली पर किसी रेखा को छूने का मतलब है आप 0.5 मिमी प्रति मीटर के भीतर हैं। ठीक बीच में होना इससे भी बारीक है, अच्छी नली पर करीब 0.1 मिमी प्रति मीटर के आसपास।

बुलबुला हमेशा बीच में ही क्यों आता है?

भौतिकी वही है जो किसी कटोरे में गेंद के तल तक लुढ़कने की होती है, बस उलटी। हवा का बुलबुला आसपास के तरल से हल्का होता है, इसलिए सीलबंद नली के अंदर जितना ऊपर जा सकता है, उतना ऊपर उठ जाता है। नली ऊपर की ओर घुमावदार है, इसलिए समतल सतह पर वक्र का शीर्ष ठीक बीच में होता है। गुरुत्वाकर्षण तरल को सिरों की ओर नीचे खींचता है, और बुलबुला तैरकर बीच में आ जाता है।

नली को झुकाइए और वक्र का शीर्ष सरक जाता है। बाएं सिरे को 1 डिग्री नीचे कीजिए और सबसे ऊंचा बिंदु दाहिने सिरे की ओर खिसक जाता है। बुलबुला उसी के पीछे चलता है और दाईं ओर सरक जाता है। यह कितना सरकेगा, यह घुमाव की त्रिज्या पर निर्भर करता है। इसीलिए तीखा घुमाव बारीक पढ़ता है: उतना ही 1 डिग्री का झुकाव तीखे घुमाव पर बुलबुले को हल्के घुमाव के मुकाबले कहीं ज़्यादा सरका देता है।

स्पिरिट लेवल और साहुल-सूत एक जोड़ी की तरह हैं। दोनों संदर्भ के लिए गुरुत्वाकर्षण का ही सहारा लेते हैं, बस उलटी दिशाओं में। साहुल-सूत एक भार लटकाकर सच्चा लंबवत ढूंढता है। स्पिरिट लेवल एक बुलबुला तैराकर सच्चा क्षैतिज ढूंढता है। दोनों मिलकर बिना किसी इलेक्ट्रॉनिक्स के, दो औज़ारों से दोनों दिशाएं दे देते हैं। यही वजह है कि थिवेनोट का डिज़ाइन 350 साल बाद भी औज़ार-थैले में मौजूद है।

स्पिरिट लेवल कितना सटीक होता है?

सटीकता इस पर टिकी है कि आपने कितने पैसे खर्च किए। एक अच्छा एल्युमीनियम बॉक्स बीम लेवल करीब 0.5 मिमी प्रति मीटर तक समतल पढ़ता है, जो 0.03° के करीब है। हार्डवेयर की दुकान से सस्ता प्लास्टिक लेवल 2 मिमी प्रति मीटर या उससे ज़्यादा तक गड़बड़ हो सकता है, यानी करीब 0.11°। यह बाड़ के खंभे के लिए तो ठीक है, पर टाइल या फिनिश ट्रिम के लिए बेकार है।

रिवर्स टेस्ट: अपने लेवल की सटीकता जांचना

लेवल जांचने के लिए किसी खास साज़-सामान की ज़रूरत नहीं। रिवर्स टेस्ट किसी भी समतल सतह पर काम करता है। लेवल को नीचे रखें और ठीक-ठीक देख लें कि बुलबुला केंद्र के निशानों के मुकाबले कहां बैठा है। अब लेवल को 180 डिग्री घुमा दें, यानी सिरे बदल दें पर वही किनारा नीचे रखें। बुलबुले को फिर से देखें।

अगर बुलबुला दोनों बार एक ही जगह बैठता है, तो लेवल ठीक है। अगर सरक जाता है, तो असली गलती दोनों रीडिंग के अंतर की आधी होती है। अच्छा लेवल कोई साफ फर्क नहीं दिखाता।

समय के साथ सटीकता कैसे बिगड़ती है

परंपरागत लेवल नुकसान होने पर अपनी सीध खो देता है। गिरने पर फ्रेम ज़रा-सा मुड़ जाता है, जिससे नली उस किनारे के मुकाबले झुक जाती है जिसे आप काम पर टिकाते हैं। नली में दरार आ सकती है, और फिर तरल धीरे-धीरे उड़ने लगता है और बुलबुला बड़ा हो जाता है। प्लास्टिक की नलियां उम्र के साथ पीली भी पड़ जाती हैं, जिससे बुलबुला पढ़ना और मुश्किल हो जाता है।

डिजिटल और फोन के स्पिरिट लेवल की तुलना कैसी है?

फोन एक MEMS त्वरणमापी से कोण पढ़ता है। यह एक बेहद छोटा सिलिकॉन हिस्सा होता है जो गुरुत्वाकर्षण में हल्का-सा मुड़ता है, और चिप उस मुड़ाव को कोण में बदल देती है। एक बार कैलिब्रेट करने पर फोन करीब 0.1° से 0.3° तक पढ़ता है। यह एक मध्यम-श्रेणी के पेशेवर लेवल की बराबरी करता है और किसी भी बिना-प्रमाणित सस्ते लेवल से बेहतर है।

फोन क्या अलग करता है

फोन वे काम करता है जो कांच की नली नहीं कर सकती। जैसे-जैसे आप समतल के पास आते हैं, यह तेज़ी से बीप करता है, जिससे आप नज़र काम पर और हाथ स्क्रीन से हटाकर काम कर सकते हैं। यह रीडिंग को फोटो और GPS के साथ प्रोजेक्ट के हिसाब से सहेजता है। यह कोण को डिग्री, प्रतिशत, मिमी प्रति मीटर, इंच प्रति फुट, अनुपात या छत की ढलान में दिखाता है। और यह आपको एक लक्ष्य सेट करने देता है, ताकि 2° की जल-निकासी ढलान आपके शून्य के रूप में पढ़े।

फोन लेवल का मकसद सटीकता नहीं है। एक अच्छा परंपरागत लेवल भी उतना ही सटीक होता है। मकसद यह है कि फोन तो पहले से ही जेब में है, वह आपसे बात कर सकता है, और जो आपने नापा उसका रिकॉर्ड रख लेता है।

परंपरागत लेवल कहां अब भी आगे हैं

लंबाई साफ तौर पर सबसे बड़ी बात है। 6 फुट का लेवल उन उभारों और ढलानों को पाट देता है जिन्हें फोन देख ही नहीं सकता, क्योंकि फोन तो सिर्फ अपने ही शरीर भर, यानी करीब 6 इंच, पढ़ता है। यह नहीं बता सकता कि काउंटरटॉप बीच में झुका है या नहीं। लंबे रन के लिए लंबा लेवल उठाइए। स्पॉट-चेक और असल कोण पढ़ने के लिए फोन उठाइए।

अक्सर पूछे जाने वाले सवाल