En bubbelnivå är ett mätinstrument som används för att verifiera om en maskins monteringsyta eller en ytplatta verkligen är jämn, samt för att bestämma riktningen och storleken på eventuell lutning. Strukturellt består instrumentet av en basram gjord av hög-stål; efter precisionsbearbetning måste bottenytan på denna bas vara helt plan. Monterat centralt inuti basen är ett längsgående, krökt glasrör; Vissa modeller har även ett extra, mindre tvärgående glasrör fäst i den vänstra änden. Röret är fyllt med eter eller alkohol och innehåller en liten luftbubbla, som alltid sätter sig på den högsta punkten i röret. Graderade markeringar är inskrivna på glasröret på båda sidor om bubblan. Under maskininstallation i industriella miljöer används vanligen bubbelnivåer med känsligheter på 0,01 mm/m, 0,02 mm/m, 0,04 mm/m, 0,05 mm/m, 0,1 mm/m, 0,3 mm/m och 0,4 mm/m. Denna känslighetsklassning betyder att när nivån placeras på en 1-meter-lång rätkant eller ytplatta, indikerar en höjdskillnad som motsvarar det angivna känslighetsvärdet i ena änden-till exempel 0,01 mm/m- en vertikal avvikelse på 0,01 mm av de två raka ändar och en vinkelvärde på plattan (t.ex. avvikelse på 2 bågsekunder). Följaktligen, för varje 1-meters spännvidd som uppvisar en höjdskillnad på *h* millimeter, kommer bubblan att förskjutas med ett motsvarande antal skaldelningar. Den grundläggande principen bakom bubbelnivån bygger på den inneboende egenskapen hos en luftbubbla i ett glasrör för att konsekvent positionera sig på den högsta punkten.
För att uppnå en större förskjutning av bubblan för en given lutningsvinkel-och därigenom säkerställa "hög känslighet"-behöver man helt enkelt öka krökningsradien (*R*) för glasröret. Till exempel, om en bubbelnivå har skalindelningar på 2 mm avstånd från varandra och har en känslighet på 0,01 mm/m, motsvarar detta en höjdskillnad på 2 båg-sekunder över ett 1-meters spann. Detta innebär att bubbelrörets krökningsradie är 206,185 meter. Medan röret är inrymt i en ram, uppnås olika känslighetsklassificeringar genom varierande krökningsradier, och känsligheten är inte direkt beroende av själva ramens fysiska längd. Innan du använder ett vattenpass bör det först inspekteras. Placera nivån på en plan yta och notera bubblans position på skalan; vrid sedan nivån 180 grader och placera den på exakt samma plats för att ta en andra avläsning. Om de två avläsningarna matchar, indikerar det att inriktningen mellan nivåns bas och dess bubbelrör är korrekt. Annars måste finjusteringsskruvarna användas för att kalibrera enheten tills avläsningarna är identiska innan några mätningar kan göras. För att verifiera nivåns noggrannhet kan en sinusstav kombinerad med mätblock användas för att fastställa en känd referensvinkel. Dessutom, för att mäta större lutningsvinklar, kan en sinusstav användas tillsammans med vattenpasset.
Moderna vattenpass fungerar som alternativ till traditionella bubbel-rörslutningsmätare och används i allt större utsträckning inom vägbyggen, mekanisk metrologi, civilingenjör, industriell plattformsuppriktning, oljeprospektering, försvarstillverkning, skeppsbyggnad och andra applikationer som kräver exakt lutning eller utjämning i förhållande till en gravitationsram{{1}.
Baserat på byggmaterial kan vattenpass brett delas in i plastnivåer och glasnivåer. Plastnivåer ger generellt lägre precision, medan glasnivåer ger betydligt högre noggrannhet. Vattenpass med hög-kvalitet och hög-precision tillgängliga på internationella marknader inkluderar varumärken som SOLA, BOSCH, ECONNS, EPOCH och RISUX. Framstående inhemska varumärken inkluderar Dongfang Precision, Changcheng och Hengrui, bland andra.
Elektroniska nivåer är specialiserade instrument utformade för hög-precisionsmätning av verktygsmaskiners ytor-som de som finns på NC-svarvar, fräsmaskiner, bearbetningscentra och koordinatmätmaskiner (CMM). Dessa enheter har extremt hög känslighet; om man antar ett mätområde som tillåter en avvikelse på ±25 skalindelningar, möjliggör de noggrann mätning av arbetsstycken förutsatt att lutningen förblir inom detta specifika vinkelområde. De primära driftsprinciperna bakom elektroniska nivåer är vanligtvis induktiva eller kapacitiva. Beroende på mätriktningen kan de dessutom kategoriseras i en-dimensionell (enkel-axel) och två-dimensionell (dubbel-axel) elektroniska nivåer. Mätkomponenten i en elektronisk nivå består huvudsakligen av ett hus, en mikrometrisk justeringsmekanism och en elektronisk bubbelsensor. Medan den elektroniska bubbelsensorn utför en funktion som är analog med bubbelröret i ett konventionellt vattenpass, skiljer sig dess inre struktur och design avsevärt.
Induktiv princip: När basen på vattenpasset lutar-på grund av lutningen på arbetsstycket som mäts-byter en intern pendel eller avkänningselement position; denna förskjutning inducerar en motsvarande förändring i spänningsutgången från enhetens induktionsspolar. Mätprincipen för en kapacitiv nivåsensor bygger på en cirkulär pendel fritt upphängd av en fin tråd; påverkad av jordens gravitation förblir pendeln i ett friktionsfritt tillstånd. Elektroder är placerade på båda sidor av pendeln; när mellanrummen på båda sidor är lika, är kapacitansen balanserad. Men om nivåsensorn lutar-på grund av orienteringen av arbetsstycket som mäts-förändringar avstånden för dessa två gap, vilket resulterar i en skillnad i kapacitans som motsvarar vinkelavvikelsen.
