スピリット水準とは？ 歴史、タイプ、使用方法

スピリット水準は、小さな空気の泡を液体で満たされた密閉されたバイアルの中に使用して、表面が水平（レベル）または垂直（プラム）であるかを示す工具です。表面が完全に水平である場合、重力は泡を2つの基準マークの間に中央配置します。名前の「スピリット」は、伝統的に液体として使用されていたミネラルスピリットまたはエタノールを指します。超自然的なものではありません。

主要なポイント

• スピリット水準はフランスの博学者メルキセデク・テヴェノによって1661年に発明され、彼のRecueil de voyagesに記載されました。
• 泡は湾曲したバイアルの上部に中央配置されます。なぜなら、空気は最も低い重力ポテンシャルのポイントを求めるからです。曲線の頂点。
• 品質のスピリット水準は英国規格BS 369に準拠し、バイアル感度を1メートルあたり0.5mm（約0.03°）と指定しています。
• 現代のスマートフォン加速度計は±0.1°から±0.3°キャリブレーション達成。中程度のプロフェッショナルレベルに相当します。
• スピリット水準のバイアル内の液体は通常、視認性のためにエタノールまたはイソアミルアセテート、黄緑色に染色されています。

スピリット水準の簡潔な歴史

スピリット水準は、1661年にフランスの博学者メルキセデク・テヴェノによって発明されました。彼は旅行作家とビブリオフィルとして最もよく知られています。彼は彼のRecueil de voyages（旅のコレクション）でデバイスを記載しました。これは主に地理学とナビゲーションに関する作品です。テヴェノは、液体を含む密閉されたバイアルと空気の泡が常に泡を最も高い点に方向付けることを認識しました。これは正確な水平リファレンスを提供し、鉛直線の不安定性なしで行えます。([Thévenot, Melchisédech, Recueil de voyages](https://gallica.bnf.fr/), 1661)

なぜアルコールが水に代わったのか

水はあらゆる液体レベルの明らかな最初の選択肢でした。初期のビルダーは水で満たされた槽を大まかな水平リファレンスとして使用していました。水には2つの致命的な問題があります。冬に凍ってしまい、工具が役に立たなくなります。また、ガラスに不均等に付着し、泡をスムーズに動かす代わりに引っかかりで動かします。エタノール（スピリット）は一般的な屋外温度では凍結しません。きれいに流れ、ガラスを一貫した接触角で湿潤させます。

テヴェノから建築現場へ

測量士と機械製造業者は、17世紀後半から18世紀を通じてスピリット水準を採用しました。天文学的望遠鏡メーカーはそれを使用して、彼らの器具を正確に調整していました。測量士は、水の槽よりもポータブルで、水平作業のためのプラムラインより正確であると考えました。19世紀までに、産業製造はガラスバイアルを安くして再現可能にしました。20世紀はアルミニウムボックスビーム、標準化されたバイアル感度、そして今日ほとんどの職人が携帯しているトルペドレベルをもたらしました。

スピリット水準はどのように機能しますか？

バイアルは楽器の心です。それはわずかに湾曲した密閉されたガラスまたはアクリル管です。低粘度液体（エタノールまたはイソアミルアセテート）と単一の空気泡で満たされています。液体は泡でわずかに密度が低いため、重力は液体を下に引き、泡はバイアル内の最も高い点に上昇します。レベル表面では、最も高い点は湾曲したバイアルの頂点です。2つの基準線でマークされています。泡はそれらの間に中央配置されます。([英国規格BS 369](https://www.bsigroup.com/), 1989)

バイアルカーブの役割

バイアルの曲率は感度を決定します。より緊密に湾曲したバイアル（曲率の小さい半径）は、与えられたチルト角で泡をさらに移動させます。小さな偏差を検出しやすくします。より緩やかに湾曲したバイアルは感度が低くなりますが、荒い表面に対してはより許容範囲があります。

曲線半径が約1メートルのバイアルは、約毎メートル2mm感度を与えます。これは泡が水平方向のランの各メートルで2mm移動することを意味します。表面がレベルから1mm外れています。品質建設レベルは通常、0.5mm/m感度を与えるラジオを使用し、BS 369で指定された最小値です。精密な測量レベルは10メートル以上のラジオを使用し、0.02mm/mの感度を与えます。

液体が実際にやることは何か

液体は同時にいくつかの要件を満たす必要があります。低粘度なので泡はすばやく動きますが、ドラッグします。低融点なので、ゼロ以下で機能します。高表面張力なので、泡は丸いままで、フラグメント化しません。ガラスの湿潤特性を向上させるので、泡はくっつかずに滑らかに滑ります。エタノールはこれらすべてをチェックします。融点は-114°C（建設現場温度をはるかに下回る）です。イソアミルアセテート（バナナオイル）はより温かい気候の工具で使用されることがあります。より長いシェルフライフのため。

黄緑色は視認性のために追加された染料です。透明な液体は透明なガラスの上に、泡は明るい光の中で見るのが難しいです。

スピリット水準の種類は何ですか？

スピリット水準は、ほとんどの人が実現する以上に多くの構成があります。各タイプは異なる測定タスクに対応します。一般的なスレッドは同じ物理学 — 湾曲したバイアルと空気の泡 — しかしフォームファクターは、あなたがそれをどのように、どこで使用するかについてすべてを変更します。

仕事に適したタイプを選択する

長さは、ほとんどの購入者が認識するよりも重要です。6フィートのキャビネットラン上の9インチトルペドレベルは、9インチ、6フィートの読み取りを与えます。ラン内の任意の弓またはたるみは検出されないままになります。仕事に適合する最長レベルを使用してください。キッチンキャビネットの48インチレベルは、24インチレベルが完全に逃すハイポイントを見つけます。

スピリット水準を読むにはどうすればよいですか？

スピリット水準を正しく読むには目の配置が必要です。バイアル上の2つの基準線がターゲットです。泡は彼らの間に中央配置する必要があります。バイアルをまっすぐに見てください。角度からではなく。側面から15度を読むことでも、視差エラーが作成され、泡が実際にはいない場合、泡を シフトアップに見えます。これは分野での最も一般的な読み取りエラーです。

標準レベルの2つのバイアル

ほとんどの24インチ以上のレベルには2つのバイアルがあります。1つは水平（表面がレベルかどうかをチェック）で、90°で1つは垂直（表面が垂直かどうかをチェック）です。水平バイアルは、レベルの作業エッジが平ら、レベルのときにゼロを読み取ります。垂直バイアルは、エッジが垂直なときにゼロを読み取ります。一部のレベルは45°のバイアルも追加しています。

マークが実際に意味するもの

2つの基準線は「0度」とはまったく同じではありません。彼らは許容可能なゾーンを表しています。どちらかの線に触れる泡（それらの間に中央配置されていない）は、バイアルの感度評価内のレベルを示しています。0.5mm/mバイアルでは、各線に触れることはあなたがレベルの0.5mm/m以内にいることを意味します。線の間に中央配置されているのはさらに正確です。品質のバイアルで約0.1mm/m。

泡がなぜ常に真ん中に中央配置されるのですか？

ここの物理学は優雅で、ボウルの底に転がるボールと同じです。空気泡は周囲の液体よりも密度が低いです。密閉されたバイアル内で利用可能な最も高い点に常に上昇します。バイアルは上向きに湾曲しているため、レベル表面では最も高い点（曲線の頂点）は中央にあります。重力は液体をアペックスから離し、終わりに向かって引き、泡が中央まで上昇します。

任意のチルトは、曲線の頂点が地球の重力場に対してどこにあるかを変更します。左端を1°傾けます。また、頂点はバイアルの右端に向かって移動します。泡はそれに従い、右にシフトします。それがシフトする量はカーブの半径に依存します。これが、より緊密な曲線（より小さい半径）がより大きな感度を与える理由です。同じ1°チルトがぶつかるカーブに沿って泡をさらに移動させます。温和なの。

[UNIQUE INSIGHT] スピリット水準と大工のプラムボブはどちらも重力を参照として使用しています。違いは方向です。プラムボブは、重力を掛けることで真の垂直線を見つけます。スピリット水準は泡を浮かぶことで真の水平線を見つけます。一緒に、彼らは2つのツールと0電子機器でシステムをサポートします。テヴェノの1661年のバイアルはまだ、野外で使用することの単純さから精度の比率のすべての場所にを上回っています。

スピリット水準はどのくらい正確ですか？

精度は品質層によって大きく異なります。品質メーカーの専門的なアルミニウムボックスビームレベルは、英国規格BS 369に準拠しています。バイアル感度±0.5mm/m、約±0.03°に相当します。ハードウェアストアからの安い プラスチックレベルは標準を持たないかもしれません。±2mm/mほどのバイアルエラーです（±0.11°）。([英国規格BS 369](https://www.bsigroup.com/), 1989)

逆テスト：レベルの正確さをチェックする

スピリット水準をチェックするためにキャリブレーション機器は不要です。逆テストは任意の平らな表面で機能します。表面にレベルを配置し、泡が中央のマークに対してどこにあるかを正確に注意してください。今、レベルを180°反転させます（端を入れ替え、同じエッジを下に保つ）。泡の位置を再度観察してください。

泡が両方の方法で同じ位置にある場合、レベルは正確です。シフトする場合、レベルは2つの読み取り値間の差の半分に等しいエラーがあります。品質レベルをこの方法で平らな表面でテストするには、2つの位置間の知覚可能な泡の動きを表示しないでください。

精度が時間とともに低下する方法

従来のスピリット水準は物理的な損傷を通じて校正外に行く場合があります。レベルを落とすと、ワークエッジに対するバイアルの向きをシフトさせます。バイアル自体にひび割れが入る可能性があります。液体がゆっくり蒸発し、泡のサイズを変更します。一部のプラスチックバイアルはまた、時間とともに黄色になり、泡を正確に読むことはより困難になります。

デジタル水準とスマートフォンの水準はどのように比較されますか？

現代のスマートフォン加速度計はMEMS（マイクロ電気機械システム）テクノロジーを使用しています。微視的なシリコン構造は重力の力の下で曲がります。チップが角度に変換する電気容量を変更します。キャリブレーション済みコンシューマー加速度計は±0.1°から±0.3°の精度を達成しています。それはプロフェッショナルシピリット水準と同等で、認定されていない予算レベルよりも大幅に優れています。([IEEE Sensors Journal](https://ieeexplore.ieee.org/), 2022)

スマートフォンが異なることは何ですか？

電話はバイアルができない方法でスピリット水準の概念を拡張します。近接オーディオフィードバック：レベルに近づくにつれて加速する警告音。両手でフリーで作業できます。測定ジャーナル：写真とGPS座標を使用してプロジェクトで読み取りを保存します。6つのスロープユニット：度、パーセント、mm/メートル、インチ/フィート、比率、屋根ピッチ。ターゲット角度：ドレナージ滝用2°のようなゼロ以外のターゲットを設定し、レベル検出がターゲットでトリガーされます。

スマートフォンレベルの主な利点は精度ではありません。良い従来のレベルは同様に正確です。電話は常にあなたのポケットにあります。オーディオを通してあなたと話し、あなたが測定したものの記録を記録します。

従来のレベルがまだ勝つ場所

長さは最も明確なケースです。6フィートのレベルは、スマートフォンが見ることができない表面の隆起と凹みを橋渡しします。スマートフォンは独自のボディーの長さ（約6インチ）の読み取りをします。それがカウンタートップが真ん中に弓のかどうかを教えることはできません。長いランには従来のレベルを使用してください。ポイントチェックと角度測定では、電話はより高速で汎用的なツールです。

よくある質問