Бульбашковий рівень — це вимірювальний інструмент, який використовується для перевірки того, чи справді поверхня кріплення машини або пластина поверхні є рівними, а також для визначення напрямку та величини будь-якого нахилу. Конструктивно прилад складається з базової рами, виготовленої з високо-сталі; після точної обробки нижня поверхня цієї основи повинна бути ідеально рівною. По центру основи встановлено поздовжню вигнуту скляну трубку; деякі моделі також мають додаткову, меншу поперечну скляну трубку, прикріплену до лівого кінця. Трубка заповнена ефіром або спиртом і містить маленьку бульбашку повітря, яка незмінно осідає у найвищій точці трубки. Градуйовані позначки нанесені на скляну трубку з обох боків бульбашки. Як правило, під час встановлення машини в промислових умовах зазвичай використовуються бульбашкові рівні з чутливістю 0,01 мм/м, 0,02 мм/м, 0,04 мм/м, 0,05 мм/м, 0,1 мм/м, 0,3 мм/м і 0,4 мм/м. Цей рейтинг чутливості означає, що коли рівень розміщено на лінійці довжиною 1-метр-або поверхневій пластині, різниця висоти, що відповідає вказаному значенню чутливості на одному кінці-наприклад, 0,01 мм/м-вказує на вертикальну розбіжність 0,01 мм між двома кінцями лінійки або пластини (еквівалентно кутове відхилення 2 кутові секунди). Отже, для кожного 1-метрового прольоту, що демонструє різницю у висоті *h* міліметрів, бульбашка буде зміщуватися на відповідну кількість поділок шкали. Фундаментальний принцип, що лежить в основі бульбашкового рівня, полягає в тому, що повітряна бульбашка всередині скляної трубки постійно розташовується у найвищій точці.
Щоб досягти більшого зміщення бульбашки для заданого кута нахилу-забезпечуючи таким чином «високу чутливість»-треба просто збільшити радіус кривизни (*R*) скляної трубки. Наприклад, якщо бульбашковий рівень містить поділки шкали на відстані 2 мм і має чутливість 0,01 мм/м, це відповідає різниці у висоті 2 кут-секунди на проміжку 1-метра. Це означає, що радіус кривизни бульбашкової трубки становить 206,185 метра. Хоча трубка розміщена в рамі, різні показники чутливості досягаються за рахунок змінних радіусів кривизни, і чутливість безпосередньо не залежить від фізичної довжини самої рами. Перш ніж використовувати рівень, його необхідно оглянути. Поставте рівень на рівну поверхню і відзначте положення бульбашки на шкалі; потім поверніть рівень на 180 градусів і помістіть його в те саме місце, щоб зняти другий результат. Якщо два показання збігаються, це вказує на правильне вирівнювання між основою рівня та його бульбашковою трубкою. В іншому випадку необхідно використовувати гвинти точного регулювання для калібрування пристрою, доки показання не стануть ідентичними, перш ніж можна буде проводити будь-які вимірювання. Щоб перевірити точність рівня, можна використовувати синусоїду в поєднанні з вимірювальними блоками для встановлення відомого базового кута. Крім того, для вимірювання більших кутів нахилу можна використовувати синусоїду в поєднанні з рівнем.
Сучасні ватерпаси служать альтернативою традиційним інклінометрам з бульбашковою-трубкою та все частіше використовуються в будівництві доріг, механічній метрології, цивільному будівництві, вирівнюванні промислових платформ, розвідці нафти, оборонному виробництві, суднобудуванні та в інших сферах застосування, які вимагають точного нахилу або вирівнювання відносно-системи відліку, заснованої на гравітації.
За матеріалами виготовлення ватерпаси можна розділити на пластикові та скляні. Пластикові рівні зазвичай забезпечують нижчу точність, тоді як скляні рівні забезпечують значно вищу точність. Високоякісні-високо{3}}точні ватерпаси, доступні на міжнародних ринках, включають такі бренди, як SOLA, BOSCH, ECONNS, EPOCH і RISUX. Серед відомих вітчизняних брендів – Dongfang Precision, Changcheng і Hengrui.
Електронні нівеліри – це спеціалізовані інструменти, розроблені для високо-точного вимірювання поверхонь верстатів-, таких як токарні верстати з ЧПУ, фрезерні верстати, обробні центри та координатно-вимірювальні машини (КВМ). Ці пристрої мають надзвичайно високу чутливість; припускаючи, що діапазон вимірювання допускає відхилення ±25 поділок шкали, вони забезпечують точне вимірювання заготовок за умови, що нахил залишається в межах цього конкретного кутового діапазону. Основні принципи роботи електронних нівелірів зазвичай індуктивні або ємнісні. Крім того, залежно від напрямку вимірювання, їх можна класифікувати на одно-вимірні (одно-вісь) і дво-вимірні (дво-осі) електронні рівні. Вимірювальний компонент електронного рівня в основному складається з корпусу, механізму мікрометричного налаштування та електронного датчика-бульбашкового типу. У той час як електронний датчик бульбашок виконує функцію, аналогічну бульбашковій трубці у звичайному ватерпасі, його внутрішня структура та конструкція значно відрізняються.
Індуктивний принцип: коли основа рівня нахиляється-через нахил вимірюваної заготовки-внутрішній маятник або чутливий елемент змінює положення; це зміщення викликає відповідну зміну вихідної напруги індукційних котушок пристрою. Принцип вимірювання ємнісного датчика рівня заснований на круглому маятнику, вільно підвішеному на тонкій нитці; під впливом земного тяжіння маятник залишається в стані без тертя. Електроди розташовані по обидва боки від маятника; коли проміжки з обох сторін рівні, ємність є збалансованою. Однак, якщо датчик рівня нахилений-через орієнтацію вимірюваної заготовки-відстань між цими двома зазорами змінюється, що призводить до різниці в ємності, яка відповідає кутовому відхиленню.
