Una livella a bolla è uno strumento di misura utilizzato per verificare se la superficie di montaggio di una macchina o un piano di riscontro è veramente livellato, nonché per determinare la direzione e l'entità di qualsiasi inclinazione. Strutturalmente, lo strumento è costituito da un telaio di base realizzato in acciaio di alta-grado; dopo lavorazione meccanica di precisione, la superficie inferiore di tale base dovrà risultare perfettamente piana. Montato centralmente all'interno della base è un tubo di vetro curvo longitudinale; alcuni modelli dispongono anche di un ulteriore tubo di vetro trasversale più piccolo fissato all'estremità sinistra. Il tubo è riempito con etere o alcool e contiene una piccola bolla d'aria, che invariabilmente si deposita nel punto più alto del tubo. Sul tubo di vetro su entrambi i lati della bolla sono incise delle marcature graduate. In genere, durante l'installazione della macchina in ambienti industriali, vengono comunemente utilizzate livelle a bolla con sensibilità di 0,01 mm/m, 0,02 mm/m, 0,04 mm/m, 0,05 mm/m, 0,1 mm/m, 0,3 mm/m e 0,4 mm/m. Questo livello di sensibilità significa che quando la livella è posizionata su un righello o una piastra di superficie lunga 1-metro-, una differenza di altezza corrispondente al valore di sensibilità specificato su un'estremità-ad esempio, 0,01 mm/m-indica una discrepanza verticale di 0,01 mm tra le due estremità del righello o della piastra (equivalente a una deviazione angolare di 2 secondi d'arco). Di conseguenza, per ogni campata di 1 metro che presenta una differenza di altezza di *h* millimetri, la bolla si sposterà di un numero corrispondente di divisioni di scala. Il principio fondamentale alla base della livella a bolla si basa sulla caratteristica intrinseca di una bolla d'aria all'interno di un tubo di vetro di posizionarsi costantemente nel punto più alto.
Per ottenere un maggiore spostamento della bolla per un dato angolo di inclinazione-garantendo così "alta sensibilità"-è sufficiente aumentare il raggio di curvatura (*R*) del tubo di vetro. Ad esempio, se una livella a bolla presenta divisioni della scala distanziate di 2 mm l'una dall'altra e ha una sensibilità di 0,01 mm/m, ciò corrisponde a una differenza di altezza di 2 arco-secondi su un arco di 1-metro. Ciò implica che il raggio di curvatura del tubo a bolle è 206,185 metri. Sebbene il tubo sia alloggiato all'interno di un telaio, si ottengono diversi valori di sensibilità attraverso diversi raggi di curvatura e la sensibilità non dipende direttamente dalla lunghezza fisica del telaio stesso. Prima di utilizzare una livella a bolla, è necessario ispezionarla. Posizionare la livella su una superficie piana e annotare la posizione della bolla sulla scala; quindi, ruota la livella di 180 gradi e posizionala esattamente nella stessa posizione per effettuare una seconda lettura. Se le due letture corrispondono, significa che l'allineamento tra la base della livella e il tubo a bolle è corretto. Altrimenti, le viti di regolazione fine devono essere utilizzate per calibrare il dispositivo finché le letture non sono identiche prima di poter effettuare qualsiasi misurazione. Per verificare la precisione del livello, è possibile utilizzare una barra sinusoidale combinata con blocchetti di riscontro per stabilire un angolo di riferimento noto. Inoltre, per misurare angoli di inclinazione più grandi, è possibile utilizzare una barra sinusoidale insieme alla livella.
Le moderne livelle rappresentano un'alternativa ai tradizionali inclinometri a tubo-a bolla e sono sempre più utilizzate nella costruzione di strade, metrologia meccanica, ingegneria civile, allineamento di piattaforme industriali, esplorazione petrolifera, produzione per la difesa, costruzione navale e altre applicazioni che richiedono un'inclinazione o un livellamento preciso rispetto a un quadro di riferimento-basato sulla gravità.
In base ai materiali da costruzione, le livelle possono essere ampiamente classificate in livelle in plastica e livelle in vetro. I livelli in plastica generalmente offrono una precisione inferiore, mentre i livelli in vetro forniscono una precisione significativamente maggiore. Le livelle a bolla di alta-qualità e-precisione disponibili nei mercati internazionali includono marchi come SOLA, BOSCH, ECONNS, EPOCH e RISUX. Marchi nazionali importanti includono Dongfang Precision, Changcheng e Hengrui, tra gli altri.
I livelli elettronici sono strumenti specializzati progettati per la-misurazione ad alta precisione delle superfici delle macchine utensili-come quelli presenti su torni NC, fresatrici, centri di lavoro e macchine di misura a coordinate (CMM). Questi dispositivi possiedono una sensibilità estremamente elevata; presupponendo un intervallo di misurazione che consente una deviazione di ±25 divisioni di scala, consentono una misurazione accurata dei pezzi a condizione che l'inclinazione rimanga all'interno di questo specifico intervallo angolare. I principi operativi primari alla base dei livelli elettronici sono tipicamente induttivi o capacitivi. Inoltre, a seconda della direzione di misurazione, possono essere classificati in livelli elettronici mono-dimensionali (singolo-asse) e bi-dimensionali (doppio-asse). Il componente di misurazione di una livella elettronica è costituito principalmente da un alloggiamento, un meccanismo di regolazione micrometrica e un sensore elettronico a bolla-. Sebbene il sensore elettronico della bolla svolga una funzione analoga al tubo a bolla di una livella a bolla convenzionale, la sua struttura interna e il suo design differiscono notevolmente.
Principio induttivo: quando la base della livella si inclina-a causa dell'inclinazione del pezzo da misurare-un pendolo interno o un elemento sensibile cambia posizione; questo spostamento induce una corrispondente variazione nella tensione di uscita delle bobine di induzione del dispositivo. Il principio di misurazione di un sensore di livello capacitivo si basa su un pendolo circolare sospeso liberamente ad un filo sottile; influenzato dalla gravità terrestre, il pendolo rimane in uno stato privo di attrito. Gli elettrodi sono posizionati su entrambi i lati del pendolo; quando gli spazi su entrambi i lati sono uguali, la capacità è bilanciata. Tuttavia, se il sensore di livello viene inclinato-a causa dell'orientamento del pezzo da misurare-le distanze di questi due spazi cambiano, risultando in una differenza di capacità che corrisponde alla deviazione angolare.
