Apa itu Tahap Air? Sejarah, Jenis, dan Cara Kerjanya

Tahap air ialah alat yang menggunakan gelembung udara kecil dalam tiub berisi cecair yang tertutup untuk menunjukkan sama ada permukaan itu mendatar (rata) atau menegak (tegak). Pada permukaan yang rata, graviti menempatkan gelembung di antara dua tanda pada tiub. Perkataan "spirit" dalam nama alat ini merujuk kepada alkohol yang dijadikan cecairnya. Ia tiada kaitan dengan apa-apa yang ghaib.

Perkara Utama

• Tahap air dicipta oleh penulis Perancis Melchisédech Thévenot pada tahun 1660-an.
• Gelembung naik ke bahagian atas tiub yang melengkung kerana udara lebih ringan daripada cecair di sekelilingnya. Pada permukaan yang rata, puncak lengkung itulah bahagian tengahnya.
• Tahap air pembinaan yang baik membaca rata pada sekitar 0.5mm setiap meter, iaitu kira-kira 0.03°.
• Akselerometer telefon yang terkalibrasi membaca dalam lingkungan kira-kira 0.1° hingga 0.3°, hampir menyamai tahap profesional peringkat pertengahan.
• Cecairnya biasanya etanol atau isoamil asetat, dicat kuning-hijau supaya gelembung mudah dilihat.

Sejarah Ringkas Tahap Air

Melchisédech Thévenot mencipta tahap air pada tahun 1660-an. Beliau seorang penulis dan pengumpul buku Perancis, lebih dikenali kerana karyanya tentang pengembaraan dan geografi berbanding alatan. Beliau melihat bahawa tiub cecair yang tertutup dengan satu gelembung udara akan sentiasa menolak gelembung itu ke titik paling tinggi. Ini memberikan rujukan mendatar yang mantap, tanpa ayunan seperti benang tegak.

Mengapa Alkohol Menggantikan Air

Air ialah pilihan pertama yang jelas, dan pembina zaman dahulu pernah menggunakan palung berisi air sebagai rujukan mendatar yang kasar. Tetapi air ada dua masalah. Ia membeku, jadi alat itu tidak berfungsi pada musim sejuk. Ia juga melekat pada kaca secara tidak sekata, jadi gelembung tersekat dan melompat-lompat, bukannya bergeser lancar. Alkohol (si "spirit" itu) tidak membeku pada suhu luar yang biasa, mengalir bersih, dan membasahi kaca secara sekata. Itulah sebabnya ia menang.

Daripada Thévenot ke Tapak Pembinaan

Juruukur dan pembuat alat mula menggunakan tahap air sepanjang abad berikutnya. Pembuat teleskop menggunakannya untuk meratakan dudukan alat mereka. Juruukur mendapati ia lebih mudah dibawa daripada palung air dan lebih mantap daripada benang tegak untuk kerja mendatar. Tiub kaca yang murah dan seragam muncul bersama pengeluaran perindustrian pada tahun 1800-an. Abad ke-20 pula menambah rasuk kotak aluminium dan tahap torpedo kecil yang dibawa oleh kebanyakan tukang hari ini.

Bagaimana Tahap Air Berfungsi?

Tiub itulah yang melakukan segala kerja. Ia sebuah tiub kaca atau akrilik yang tertutup, sedikit melengkung, diisi dengan cecair cair (etanol atau isoamil asetat) dan satu gelembung udara. Udara lebih ringan daripada cecair, jadi graviti menarik cecair ke bawah dan gelembung naik ke titik paling tinggi dalam tiub. Pada permukaan yang rata, titik paling tinggi itu ialah puncak lengkung, yang ditandakan dengan dua garis. Gelembung akan duduk di antara garis itu.

Peranan Lengkung Tiub

Lengkung menentukan tahap kepekaan. Lengkung yang lebih ketat (jejari lebih kecil) menggerakkan gelembung lebih jauh untuk kecondongan yang sama, jadi ia menunjukkan ralat kecil dengan lebih jelas. Lengkung yang lebih landai menggerakkan gelembung lebih sedikit, yang lebih memaafkan pada permukaan kasar tetapi lebih sukar dibaca dengan halus.

Tiub dengan jejari lengkung kira-kira 1 meter menggerakkan gelembung lebih kurang 2mm bagi setiap meter kecondongan. Tahap pembinaan yang baik menggunakan lengkung lebih ketat yang memberi sekitar 0.5mm setiap meter. Tahap ukur berjitu menggunakan jejari 10 meter atau lebih, sehingga serendah kira-kira 0.02mm setiap meter.

Apa yang Sebenarnya Dilakukan oleh Cecair

Cecair itu perlu melakukan beberapa perkara serentak. Ia mesti cair supaya gelembung bergerak pantas. Ia mesti kekal cair pada suhu di bawah takat beku. Ia mesti mengekalkan gelembung dalam satu bentuk bulat. Dan ia mesti membasahi kaca secara sekata supaya gelembung bergeser dan bukannya tersekat. Etanol melakukan keempat-empatnya. Ia membeku pada sekitar -114°C, jauh lebih rendah daripada mana-mana tapak kerja. Isoamil asetat (minyak pisang) pula digunakan dalam sesetengah alat di iklim panas kerana jangka hayatnya lebih panjang.

Warna kuning-hijau itu hanya pewarna. Cecair jernih pada kaca jernih menyukarkan gelembung dilihat dalam cahaya terang.

Jenis Tahap Air Apa yang Ada?

Tahap air hadir dalam lebih banyak bentuk daripada jangkaan kebanyakan orang, dan setiap satu sesuai untuk kerja yang berbeza. Di dalamnya, semuanya berfungsi dengan cara yang sama, iaitu tiub melengkung dan gelembung udara. Yang berbeza ialah saiz dan bentuknya, dan itu menentukan di mana anda boleh menggunakannya.

Memilih Jenis yang Tepat untuk Kerja

Panjang lebih penting daripada sangkaan kebanyakan pembeli. Letakkan tahap torpedo 9 inci pada larian kabinet sepanjang 6 kaki, dan ia hanya membaca 9 inci itu sahaja, bukan seluruh larian. Lentur perlahan di bahagian tengah boleh terlepas pandang. Gunakan tahap terpanjang yang muat untuk kerja itu. Tahap 48 inci pada kabinet dapur menangkap titik tinggi yang tidak disedari oleh tahap 24 inci.

Bagaimana Anda Membaca Tahap Air?

Membaca tahap air bergantung pada di mana kedudukan mata anda. Dua garis pada tiub itu ialah sasaran, dan gelembung mesti berada di antaranya. Lihat tiub itu betul-betul dari depan. Baca dari 15 darjah ke tepi pun sudah cukup untuk membuat paralaks menganjakkan gelembung pada pandangan anda walhal ia sebenarnya tidak bergerak. Itulah kesilapan yang paling kerap saya lihat di tapak.

Dua Tiub pada Tahap Standard

Kebanyakan tahap 24 inci ke atas mempunyai dua tiub. Satu mendatar, untuk menyemak rata. Satu lagi terletak pada 90 darjah, untuk menyemak tegak. Tiub mendatar membaca tengah apabila tepi tahap itu rata dan datar. Tiub menegak membaca tengah apabila tepinya tegak. Sesetengah tahap menambah tiub 45 darjah juga.

Apa yang Sebenarnya Dimaksudkan oleh Tanda Itu

Dua garis itu bukan tepat-tepat "0 darjah". Ia menandakan zon yang cukup baik. Jika gelembung menyentuh satu garis dan bukannya berada tepat di tengah, permukaan itu rata dalam lingkungan penilaian tiub. Pada tiub 0.5mm/m, menyentuh satu garis bermakna anda berada dalam lingkungan 0.5mm setiap meter. Tepat di tengah lebih ketat, hampir 0.1mm setiap meter pada tiub yang baik.

Mengapa Gelembung Sentiasa Berada di Tengah?

Fiziknya sama seperti bola yang menggelongsor ke dasar mangkuk, cuma terbalik. Gelembung udara lebih ringan daripada cecair di sekelilingnya, jadi ia naik ke titik paling tinggi yang boleh dicapainya dalam tiub yang tertutup itu. Tiub melengkung ke atas, jadi pada permukaan yang rata, puncak lengkung berada di tengah. Graviti menarik cecair turun ke hujung-hujung, dan gelembung terapung naik ke bahagian tengah.

Condongkan tiub, dan puncak lengkung itu beralih. Turunkan hujung kiri sebanyak 1 darjah dan titik tertinggi beralih ke arah hujung kanan. Gelembung mengikutnya dan bergerak ke kanan. Sejauh mana ia bergerak bergantung pada jejari lengkung. Itulah sebabnya lengkung yang lebih ketat membaca lebih halus: kecondongan 1 darjah yang sama menggelongsorkan gelembung lebih jauh pada lengkung ketat berbanding lengkung landai.

Tahap air dan bandul tegak ialah sepasang alat yang saling melengkapi. Kedua-duanya menggunakan graviti sebagai rujukan, cuma dalam arah bertentangan. Bandul tegak mencari tegak sebenar dengan menggantung pemberat. Tahap air mencari mendatar sebenar dengan mengapungkan gelembung. Dengan kedua-duanya, anda mendapat kedua-dua paksi menggunakan dua alat tanpa sebarang elektronik. Itulah sebabnya reka bentuk Thévenot masih ada dalam beg alat 350 tahun kemudian.

Sejauh Mana Tepat Sebuah Tahap Air?

Ketepatan bergantung pada apa yang anda bayar. Tahap rasuk kotak aluminium yang baik membaca rata pada sekitar 0.5mm setiap meter, iaitu hampir 0.03°. Tahap plastik murah dari rak kedai perkakasan mungkin tersasar sebanyak 2mm setiap meter atau lebih, sekitar 0.11°. Itu memadai untuk tiang pagar tetapi tidak berguna untuk kerja jubin atau kemasan halus.

Ujian Terbalik: Menyemak Ketepatan Tahap Anda

Anda tidak perlukan apa-apa alat khas untuk menyemak tahap. Ujian terbalik berfungsi pada mana-mana permukaan rata. Letakkan tahap dan perhatikan dengan tepat di mana gelembung berada berbanding tanda tengah. Sekarang pusingkan 180 darjah, tukar hujungnya tetapi kekalkan tepi yang sama di bawah. Lihat gelembung sekali lagi.

Jika gelembung berada di tempat yang sama kedua-dua kali, tahap itu baik. Jika ia beralih, ralat sebenarnya ialah separuh daripada perbezaan antara dua bacaan itu. Tahap yang baik langsung tidak menunjukkan sebarang anjakan yang ketara.

Bagaimana Ketepatan Merosot dari Masa ke Masa

Tahap tradisional hilang ketepatannya melalui kerosakan. Jatuhkan ia dan bingkainya bengkok sedikit, yang membuat tiub condong berbanding tepi yang anda letakkan pada kerja. Tiub boleh retak, dan cecairnya perlahan-lahan menyejat lalu gelembung membesar. Tiub plastik juga menjadi kuning dengan usia, yang menyukarkan gelembung dibaca.

Bagaimana Tahap Digital dan Telefon Dibandingkan?

Telefon membaca sudut menggunakan akselerometer MEMS. Itu sebuah bahagian silikon amat kecil yang melentur di bawah graviti, dan cip menukar lenturan itu menjadi sudut. Setelah anda mengkalibrasinya, telefon membaca dalam lingkungan kira-kira 0.1° hingga 0.3°. Itu menyamai tahap profesional peringkat pertengahan dan mengatasi mana-mana tahap murah yang tidak disahkan.

Apa yang Telefon Lakukan Secara Berbeza

Telefon boleh melakukan perkara yang tidak mampu dilakukan oleh tiub kaca. Ia berbunyi bip lebih laju apabila anda menghampiri rata, jadi anda boleh bekerja dengan mata pada kerja dan tanpa perlu memegang skrin. Ia menyimpan bacaan mengikut projek berserta foto dan GPS. Ia menunjukkan sudut dalam darjah, peratus, mm setiap meter, inci setiap kaki, nisbah, atau kecuraman bumbung. Dan ia membenarkan anda menetapkan sasaran, jadi kecerunan saliran 2° dibaca sebagai sifar anda.

Tujuan tahap telefon bukanlah ketepatan. Tahap tradisional yang baik sama tepatnya. Tujuannya ialah telefon itu sudah pun ada di dalam poket anda, ia boleh bercakap dengan anda, dan ia menyimpan rekod apa yang anda ukur.

Di Mana Tahap Tradisional Masih Menang

Panjang ialah kelebihan yang jelas. Tahap 6 kaki merentasi bonggol dan lekuk yang tidak dapat dilihat oleh telefon, kerana telefon hanya membaca merentasi tubuhnya sendiri, kira-kira 6 inci sahaja. Ia tidak dapat memberitahu anda sama ada permukaan meja melentur di tengah. Ambil tahap panjang untuk larian panjang. Ambil telefon untuk semakan setempat dan untuk membaca sudut sebenar.

Soalan Lazim