स्पिरिट लेवल क्या है? इतिहास, प्रकार और कार्य

स्पिरिट लेवल एक उपकरण है जो यह दिखाने के लिए कि क्या सतह क्षैतिज (स्तर) या लंबवत (प्लंब) है, एक सीलबंद तरल-भरी नली में एक छोटे हवा के बुलबुले का उपयोग करता है। जब सतह पूरी तरह से क्षैतिज होती है, तो गुरुत्वाकर्षण बुलबुले को दो संदर्भ चिह्नों के बीच केंद्रित करता है। नाम में "स्पिरिट" का मतलब परंपरागत रूप से उपयोग किए जाने वाले खनिज आत्माओं या इथेनॉल से है — किसी भी अलौकिक चीज़ से नहीं।

मुख्य बिंदु

• स्पिरिट लेवल को फ्रांसीसी बहुश्रुत मेलचिसेडेक थिवेनोट ने 1661 में आविष्कृत किया था और उनके रिकुएल डे वॉयेज में वर्णित है।
• बुलबुला झुकी हुई नली के शीर्ष पर केंद्रित है क्योंकि वायु गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा के सबसे कम बिंदु की तलाश करता है — वक्र का शीर्ष।
• गुणवत्ता स्पिरिट लेवल ब्रिटिश मानक BS 369 को पूरा करते हैं, जो नली की संवेदनशीलता 0.5 मिमी प्रति मीटर निर्दिष्ट करता है (लगभग 0.03°)।
• आधुनिक स्मार्टफोन त्वरणमापी ±0.1° से ±0.3° कैलिब्रेटेड प्राप्त करते हैं — मध्य-श्रेणी पेशेवर स्तर के तुलनीय।
• स्पिरिट लेवल नली में तरल आमतौर पर इथेनॉल या आइसोअमाइल एसिटेट है, दृश्यमानता के लिए पीले-हरे रंग में रंगा गया।

स्पिरिट लेवल का संक्षिप्त इतिहास

स्पिरिट लेवल को 1661 में फ्रांसीसी बहुश्रुत मेलचिसेडेक थिवेनोट ने आविष्कृत किया, जो एक यात्रा लेखक और ग्रंथों के संग्राहक के रूप में जाना जाता है। उन्होंने अपने कार्य रिकुएल डे वॉयेज (वॉयेज का संग्रह) में उपकरण का वर्णन किया, जो मुख्य रूप से भूगोल और नेविगेशन के बारे में है। थिवेनोट को एहसास हुआ कि एक सीलबंद तरल नली एक हवा के बुलबुले के साथ हमेशा बुलबुले को सबसे ऊंचे बिंदु पर उन्मुख करेगी, एक सटीक क्षैतिज संदर्भ देता है प्लंब लाइन की अस्थिरता के बिना। ([थिवेनोट, मेलचिसेडेक, रिकुएल डे वॉयेज](https://gallica.bnf.fr/), 1661)

क्यों शराब ने पानी की जगह ली

पानी किसी भी तरल स्तर के लिए स्पष्ट पहली पसंद था, और पहले के बिल्डरों ने मोटे क्षैतिज संदर्भों के रूप में जल-भरे ट्रफ का उपयोग किया था। पानी की दो घातक समस्याएं हैं। यह जम जाता है, सर्दियों में उपकरण को बेकार बना देता है। यह कांच को असमान रूप से चिपकाता है, जिससे बुलबुला चिपक जाता है और झटकों में चलता है बजाय चिकनाई के। इथेनॉल (स्पिरिट) विशिष्ट बाहरी तापमान पर नहीं जमता है, स्वच्छ रूप से बहता है, और एक सामान्य संपर्क कोण के साथ कांच को नम करता है।

थिवेनोट से निर्माण स्थल तक

सर्वेक्षणकार और उपकरण निर्माताओं ने 17 वीं और 18 वीं शताब्दी के अंत में स्पिरिट लेवल को अपनाया। खगोलीय दूरबीन निर्माताओं ने अपने उपकरणों को सटीक रूप से समतल करने के लिए इसका उपयोग किया। सर्वेक्षणकार को यह जल-ट्रफ की तुलना में अधिक पोर्टेबल और क्षैतिज कार्य के लिए प्लंब लाइन की तुलना में अधिक सटीक लगा। 19 वीं शताब्दी तक, औद्योगिक विनिर्माण ने कांच की नलियों को सस्ता और पुनरावृत्तियोग्य बना दिया। 20 वीं शताब्दी ने एल्यूमीनियम बॉक्स बीम, मानकीकृत नली संवेदनशीलता, और टॉरपीडो स्तर लाया जो आज ज्यादातर कारीगर ले जाते हैं।

स्पिरिट लेवल कैसे काम करता है?

नली उपकरण का दिल है। यह एक सीलबंद कांच या एक्रिलिक नली है, थोड़ी झुकी, कम चिपचिपापन तरल (इथेनॉल या आइसोअमाइल एसिटेट) और एक एकल हवा के बुलबुले से भरी। तरल बुलबुले से थोड़ा कम घनत्व का है, इसलिए गुरुत्वाकर्षण तरल को नीचे खींचता है और बुलबुला नली में सबसे ऊंचे बिंदु तक उठता है। एक समतल सतह पर, सबसे ऊंचा बिंदु झुकी हुई नली का शीर्ष है, जो दो संदर्भ रेखाओं से चिह्नित है। बुलबुला उनके बीच केंद्रित है। ([ब्रिटिश मानक BS 369](https://www.bsigroup.com/), 1989)

नली वक्र की भूमिका

नली की वक्रता संवेदनशीलता निर्धारित करती है। एक अधिक तंगी से झुकी हुई नली (वक्रता की छोटी त्रिज्या) दिए गए झुकाव कोण के लिए बुलबुले को अधिक दूर ले जाता है, छोटे विचलन का पता लगाना आसान बनाता है। अधिक धीरे-धीरे झुकी हुई नली कम संवेदनशील है लेकिन खुरदरी सतहों पर अधिक क्षमाशील है।

लगभग 1 मीटर की वक्र त्रिज्या वाली नली लगभग 2 मिमी प्रति मीटर संवेदनशीलता देती है, जिसका मतलब है कि जब सतह 1 मिमी स्तर के बाहर होती है तो बुलबुला क्षैतिज रन के हर मीटर के लिए 2 मिमी चलता है। गुणवत्ता निर्माण स्तर आमतौर पर एक त्रिज्या का उपयोग करते हैं जो 0.5 मिमी प्रति मीटर संवेदनशीलता उपजता है, BS 369 में निर्दिष्ट न्यूनतम। सटीक सर्वेक्षण स्तर 10 मीटर या अधिक की त्रिज्या का उपयोग करते हैं, 0.02 मिमी प्रति मीटर संवेदनशीलता देते हैं।

तरल वास्तव में क्या करता है

तरल को एक बार में कई आवश्यकताओं को पूरा करना होगा: कम चिपचिपापन ताकि बुलबुला जल्दी चले और ड्रैग न करे; कम हिमांक बिंदु ताकि यह शून्य से नीचे काम करे; उच्च सतह तनाव ताकि बुलबुला गोल रहे और विखंडित न हो; अच्छी कांच-गीली संपत्ति ताकि बुलबुला चिपकाए बिना चिकनाई से स्लाइड हो। इथेनॉल इन सभी की जांच करता है। इसका हिमांक बिंदु -114°C है — किसी भी कार्य स्थल के तापमान से कहीं नीचे। आइसोअमाइल एसिटेट (केले का तेल) कभी-कभी गर्म-जलवायु उपकरणों में अपनी लंबी शेल्फ जीवन के लिए उपयोग किया जाता है।

पीले-हरे रंग दृश्यमानता के लिए जोड़ी गई एक डाई है। उज्ज्वल प्रकाश में स्पष्ट कांच पर स्पष्ट तरल बुलबुले को देखना कठिन बनाता है।

स्पिरिट लेवल के कौन से प्रकार हैं?

स्पिरिट लेवल अधिकांश लोगों को महसूस होने वाले अधिक कॉन्फ़िगरेशन में आते हैं। प्रत्येक प्रकार एक अलग माप कार्य प्रदान करता है। सामान्य धागा समान भौतिकी है — एक झुकी हुई नली और एक हवा का बुलबुला — लेकिन फॉर्म फैक्टर इस बारे में सब कुछ बदलता है कि आप इसे कैसे और कहां उपयोग करते हैं।

कार्य के लिए सही प्रकार चुनना

लंबाई अधिकांश खरीदारों से अधिक महत्वपूर्ण है। कैबिनेट के 6 फीट रन पर 9 इंच का टॉरपीडो स्तर 9 इंच पर एक रीडिंग देता है, 6 फीट पर नहीं। रन में कोई धनुष या सैग अज्ञात रह सकता है। सबसे लंबा स्तर का उपयोग करें जो नौकरी में फिट हो। रसोई कैबिनेट पर 48 इंच का स्तर उच्च बिंदु ढूंढता है जो 24 इंच का स्तर पूरी तरह से याद करता है।

आप स्पिरिट लेवल को कैसे पढ़ते हैं?

स्पिरिट लेवल को सही तरीके से पढ़ना आंख संरेखण की आवश्यकता है। नली पर दो संदर्भ रेखाएं लक्ष्य हैं। बुलबुला उनके बीच केंद्रित होना चाहिए। नली पर सीधे देखें, एक कोण से नहीं। यहां तक ​​कि 15 डिग्री तरफ से पढ़ना लंबन त्रुटि पैदा करता है, जब यह नहीं है तो बुलबुले को स्थानांतरित दिख रहा है। यह क्षेत्र में सबसे आम पढ़ने की गलती है।

मानक स्तर पर दो नलियां

अधिकांश 24 इंच और लंबे स्तर में दो नलियां हैं: एक क्षैतिज (यह जांचने के लिए कि क्या सतह स्तर है) और एक 90° पर लंबवत (यह जांचने के लिए कि क्या सतह प्लंब है)। क्षैतिज नली तब शून्य पढ़ता है जब स्तर का कार्य किनारा समतल और समतल हो। लंबवत नली तब शून्य पढ़ता है जब किनारा प्लंब हो। कुछ स्तर 45° नली भी जोड़ते हैं।

निशान वास्तव में क्या मतलब है

दो संदर्भ रेखाएं "0 डिग्री" जैसी नहीं हैं। वे स्वीकार्य क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करते हैं। बुलबुला किसी भी लाइन को छूना (उनके बीच केंद्रित नहीं) नली की संवेदनशीलता रेटिंग के भीतर स्तर को इंगित करता है। 0.5 मिमी/मीटर नली पर, किसी भी लाइन को छूना मतलब है आप स्तर के 0.5 मिमी/मीटर के भीतर हैं। रेखाओं के बीच केंद्रीकृत अधिक सटीक है — एक गुणवत्ता नली पर लगभग 0.1 मिमी/मीटर।

बुलबुला हमेशा बीच में क्यों केंद्रित है?

यहाँ भौतिकी सुरुचिपूर्ण है और एक बॉल को कटोरी के नीचे रोल करने जैसी है। हवा का बुलबुला आसपास के तरल की तुलना में कम घनत्व का है। यह हमेशा सीलबंद नली के अंदर उपलब्ध सबसे ऊंचे बिंदु तक उठता है। नली ऊपर की ओर झुकी है, तो एक समतल सतह पर सबसे ऊंचा बिंदु — वक्र का शीर्ष — केंद्र में बैठता है। गुरुत्वाकर्षण तरल को शीर्ष से छोरों की ओर खींचता है, जो बुलबुले को केंद्र तक बढ़ने के लिए बाध्य करता है।

कोई भी झुकाव यह बदलता है कि वक्र का शीर्ष पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में कहां है। बाएं छोर को 1° नीचे झुकाएं, और शीर्ष नली के दाहिने छोर की ओर बढ़ता है। बुलबुला इसका अनुसरण करता है, दाईं ओर स्थानांतरित होता है। यह कितना चलता है यह वक्र की त्रिज्या पर निर्भर करता है। यही कारण है कि एक तंगी से झुकी हुई (छोटी त्रिज्या) अधिक संवेदनशीलता देता है: समान 1° झुकाव एक तंगी से झुकी हुई के साथ बुलबुले को एक कोमल वक्र की तुलना में बहुत अधिक चलाता है।

[अनोखी अंतर्दृष्टि] स्पिरिट लेवल और बढ़ई की प्लंब बॉब दोनों गुरुत्वाकर्षण को संदर्भ के रूप में उपयोग करते हैं। अंतर दिशा है: एक प्लंब बॉब एक वजन लटकाकर सच्चा लंबवत ढूंढता है, जबकि एक स्पिरिट लेवल एक बुलबुले को तैरा कर सच्चा क्षैतिज ढूंढता है। एक साथ वे दो उपकरणों और शून्य इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एक समन्वय प्रणाली परिभाषित करते हैं। थिवेनोट की 1661 नली अभी भी क्षेत्र उपयोग के लिए सरलता-से-सटीकता अनुपात में सबकुछ को पार करता है।

स्पिरिट लेवल कितना सटीक है?

सटीकता गुणवत्ता स्तर द्वारा व्यापक रूप से भिन्न होती है। एक गुणवत्ता निर्माता से एक पेशेवर एल्यूमीनियम बॉक्स बीम स्तर ब्रिटिश मानक BS 369 को पूरा करता है, जो नली संवेदनशीलता ±0.5 मिमी प्रति मीटर, लगभग ±0.03° के बराबर निर्दिष्ट करता है। एक हार्डवेयर स्टोर से एक बजट प्लास्टिक स्तर किसी मानक को ले जा सकता है, ±2 मिमी प्रति मीटर (±0.11°) के रूप में बड़ी नली त्रुटियों के साथ। ([ब्रिटिश मानक BS 369](https://www.bsigroup.com/), 1989)

रिवर्स टेस्ट: आपके स्तर की सटीकता जांचना

आपको स्पिरिट लेवल जांचने के लिए कैलिब्रेशन उपकरण की आवश्यकता नहीं है। रिवर्स टेस्ट किसी भी समतल सतह पर काम करता है। स्तर को सतह पर रखें और केंद्र निशान के सापेक्ष बुलबुले की स्थिति को ठीक से नोट करें। अब स्तर को 180° फ्लिप करें (छोरों की अदला-बदली, समान किनारा नीचे रखें)। फिर से बुलबुले की स्थिति को नोट करें।

यदि बुलबुला दोनों तरीकों में समान स्थिति में है, तो स्तर सटीक है। यदि यह स्थानांतरित होता है, तो स्तर में त्रुटि दो रीडिंग के बीच विसंगति के आधे के बराबर है। एक गुणवत्ता स्तर इस तरीके से एक समतल सतह पर परीक्षित दोनों स्थितियों के बीच कोई स्पष्ट बुलबुले आंदोलन नहीं दिखाना चाहिए।

समय के साथ सटीकता कैसे गिरती है

परंपरागत स्पिरिट लेवल भौतिक नुकसान के माध्यम से कैलिब्रेशन से बाहर हो सकते हैं। स्तर को ड्रॉप करना फ्रेम को थोड़ा झुकाता है, जो कार्य किनारे के सापेक्ष नली के अभिविन्यास को स्थानांतरित करता है। नली स्वयं क्रैक कर सकती है, तरल को धीरे-धीरे वाष्पित करने देता है और बुलबुले का आकार बदलता है। कुछ प्लास्टिक नलियां भी समय के साथ पीली पड़ जाती हैं, बुलबुले को सटीकता से पढ़ना कठिन बनाता है।

डिजिटल और फोन स्पिरिट लेवल कैसे तुलना करते हैं?

आधुनिक स्मार्टफोन त्वरणमापी MEMS (माइक्रो-इलेक्ट्रो-मैकेनिकल सिस्टम) तकनीक का उपयोग करते हैं: सूक्ष्म सिलिकॉन संरचनाएं जो गुरुत्वाकर्षण बल के तहत झुकती हैं, एक विद्युत क्षमता को बदलती हैं जो चिप कोण में बदल जाता है। कैलिब्रेटेड उपभोक्ता त्वरणमापी ±0.1° से ±0.3° सटीकता प्राप्त करते हैं। यह एक मध्य-श्रेणी पेशेवर स्पिरिट लेवल के तुलनीय है और किसी भी अप्रमाणित बजट स्तर से काफी बेहतर है। ([IEEE सेंसर्स जर्नल](https://ieeexplore.ieee.org/), 2022)

फोन क्या अलग करता है

फोन स्पिरिट लेवल की अवधारणा को इस तरीकों से विस्तारित करता है जो एक नली नहीं कर सकता। निकटता ऑडियो फीडबैक: बीप जो समय तक गति प्राप्त करते हैं जब आप स्तर के पास पहुंचते हैं, तो आप दोनों हाथ मुक्त काम कर सकते हैं। एक माप पत्रिका: फ़ोटो और GPS निर्देशांक के साथ परियोजना के पास रीडिंग बचाएं। छह ढलान इकाइयां: डिग्री, प्रतिशत, मिमी प्रति मीटर, इंच प्रति फुट, अनुपात, और छत पिच। लक्ष्य कोण: एक गैर-शून्य लक्ष्य सेट करें जैसे 2° जल निकासी गिरावट के लिए और स्तर पहचान आपके लक्ष्य पर ट्रिगर होता है।

फोन स्पिरिट लेवल का मुख्य लाभ सटीकता नहीं है। एक अच्छा परंपरागत स्तर ठीक वैसा ही सटीक है। यह है कि फोन हमेशा आपकी जेब में है, यह ऑडियो के माध्यम से आपसे बात करता है, और यह एक रिकॉर्ड रखता है कि आपने क्या मापा।

जहां पारंपरिक स्तर अभी भी जीतते हैं

लंबाई सबसे स्पष्ट मामला है। एक 6 फुट स्तर सतह में उभार और डूब को पार करता है जो फोन नहीं देख सकता। फोन अपने स्वयं के शरीर की लंबाई (लगभग 6 इंच) पर एक रीडिंग लेता है। यह नहीं बता सकता कि क्या काउंटरटॉप बीच में झुकता है। लंबे रन के लिए, एक परंपरागत स्तर का उपयोग करें। बिंदु जांच और कोण माप के लिए, फोन तेजी से, अधिक बहुमुखी उपकरण है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न