兩台 CO2 儀器可以測量 相同的底層氣體混合物 如果一個結果是基於濕氣，而另一個結果是基於乾氣，則報告不同的 ppm 值。水蒸氣佔據潮濕氣體中分子數的一部分。濕摩爾分數的分母包含水分子；乾摩爾分數排除了它們。如果在去除水的同時保留二氧化碳，則乾基二氧化碳分數會更高。
這不是感測器自動漂移，也不代表乾燥可以改善每次測量。重要的問題是 什麼氣體到達每個測量單元，水是否被移除或模擬，以及儀器報告的依據。當比較室內監測儀與採樣氣體分析儀、現場記錄與大氣參考值或兩個具有不同調節路徑的製程儀器時，這些問題最為重要。
濕二氧化碳分數和乾二氧化碳分數有什麼不同？
氣體分數用 CO2 分子數除以定義的分子總數。上一個 濕基，分母包括水蒸氣。上一個 乾基，排除水蒸氣。在大氣測量中， NOAA 解釋其二氧化碳含量 作為乾燥空氣中的摩爾分數，並顯示瞭如何在不添加或去除 CO2 分子的情況下添加水來降低濕空氣中的 CO2 分數。
讓 xw 是濕氣中 CO2 的摩爾分數， xd 它在其他方面相同的乾燥氣體中的分數，以及 小時 濕氣體中水蒸氣的摩爾分數。如果唯一的變化是去除水並且二氧化碳既沒有損失也沒有增加：
xw = xd × (1 − h)
等價地， xd = xw / (1 − h)。
條件是必須的。真實的樣品管線可能會洩漏、冷凝或交換氣體；乾燥機可能會以水以外的方式改變樣品。此公式是定義混合物的質量平衡關係，而不是適用於任何儀器顯示的通用校正。
美國國家海洋暨大氣總署 (NOAA) 發布的範例使這一方向變得直觀：當向相同的空氣中添加水蒸氣時，乾空氣中的二氧化碳含量會變成較小的濕空氣含量。此範例描述的是混合物成分的變化，而不是大氣中二氧化碳的日常變化。在將環境參考系列與可能報告潮濕空氣值的本地儀器進行比較時，請記住這一差異。
一個有效的數值例子
假設理想化的濕氣樣品包含 1,000 ppm 二氧化碳 和 2% 水蒸氣（摩爾分數）。如果水完全移除，而所有 CO2 仍保留在樣本中，則相應的乾氣 CO2 分數為 1,000 / (1 − 0.02) ≈ 1,020.4 ppm。大約 20 ppm 的差異反映了分母的變化，而不是額外二氧化碳的產生。
反過來看問題，同樣的關係也適用：如果上述假設成立，則 1,000 ppm 的乾讀數相當於 2% 水蒸氣分數的濕基讀數 980 ppm。如果沒有報告依據，這兩個數字本質上都不是「真實的二氧化碳濃度」。兩者都描述了特定的比率。
在其他水分數下，校正會改變。不要使用 2% 範例作為固定欄位調整。測量或以其他方式確定水蒸氣摩爾分數並遵循儀器自身的報告定義。有關更廣泛的單位說明，請參閱 CO2 ppm 和轉換百分比。
除了工具不確定性之外，還必須判斷基差的大小。假設的 20 ppm 基移並不能證明兩個普通房間監視器應該在 20 ppm 以內一致：它們的精度、校準、放置和平均可能會產生更大的差異。相反，在仔細控制的比較中，小的基差變化可能很重要。計算預期效果，然後與測量的不確定度和目的進行比較；不要單獨使用算術來接受或拒絕設備。
相對濕度與水蒸氣摩爾分數不同
顯示幕顯示 50%相對濕度 並不意味著50%的氣體分子是水。相對濕度與氣體溫度下的飽和度有關。水蒸氣摩爾分數取決於實際的水分壓和總壓。溫度很重要，因為飽和蒸氣壓隨溫度變化劇烈。
因此，在沒有溫度和壓力背景的情況下，濕-乾二氧化碳轉化率通常無法根據單獨的相對濕度百分比來計算。即使儀器測量相對濕度和溫度，也要確認其韌體是否已應用乾基校正。對已報告的干值進行另一次手動校正會重複計算效果。
維薩拉二氧化碳測量應用說明 討論了水的稀釋效應以及樣品乾燥如何改變報告的 CO2 值。它的例子強調了定義濕樣品狀態和調節樣品狀態的必要性。
光學測量不僅具有分母效應
水蒸氣對紅外線分析儀的影響不僅限於稀釋氣體成分。光譜重疊或譜帶展寬、壓力變化、光學元件凝聚和校準行為在特定設計中可能很重要。這些影響不能全部歸結為簡單的 1 − 小時 計算。
LI-COR 的 LI-830/LI-850 方程式總結 是一個有用的儀器特定範例：其 CO2 計算包括壓力和水蒸氣相關項，LI-850 測量 H2O 通道。詳細資訊是此分析儀校準模型的一部分。不同的 NDIR 房間監視器可以以另一種方式估計或補償環境影響，或者可以在沒有單獨暴露的 H2O 測量的情況下報告值。
因此，光學響應、氣體分數報告和樣品調節是三個不同的層。一個產品可以管理這三者，但其文件必須說明如何管理。我們的 NDIR 測量鏈解釋 追蹤鏈條的光學部分。
當透過管道抽取濕樣品時會發生什麼？
過程抽頭處的氣體不一定是到達分析儀單元時未改變的氣體。炎熱、潮濕的樣本可以在管道中冷卻。水可能會凝結在管線壁上或疏水閥中，從而改變氣體分數。冷凝也會產生阻礙過濾器或污染光學室的液滴。乾燥機可以以受控方式去除水分，但最終值需要明確的基礎並了解任何意義的二氧化碳損失。
維薩拉的取樣指南 指出，當氣體樣品在採樣過程中乾燥時，其乾燥樣品中的 CO2 濃度會高於測量環境中濕樣品的分數。這就是上面所描述的分母效應。它並不能證明每條生產線都能保留所有二氧化碳，也不能證明每種製程氣體都可以使用相同的硬體進行處理。
在選擇乾燥方法之前，請詢問應用實際需要哪種輸出。如果控制器需要濕式製程環境中的濃度，則乾電池讀數可能需要記錄轉換回該基礎。如果大氣比較需要乾燥空氣摩爾分數，則控制乾燥或經過驗證的水蒸氣校正可能是合適的。在這兩種情況下，調節設備都必須保持 CO2 樣品的代表性並處於分析儀的操作限制範圍內。 「乾燥」一詞本身並沒有說明調節後剩餘多少水，或報告的數值是否已經被修正。
追蹤實際路徑： 源 → 入口 → 管道 → 過濾器或乾燥器 → 光學池 → 軟體輸出。記錄相關的溫度和壓力。在測量前詢問是否會發生冷凝，以及儀器是否針對由此產生的水負荷而設計。疏水過濾器、冷凝水收集器和乾燥器執行不同的工作；他們的選擇遵循樣品和儀器手冊。
濕基和乾基差異何時最重要？
| 測量情況 | 要解決的基本問題 |
|---|---|
| 普通房間監視器 | 韌體報告什麼？其濕度校正是否已內建？ |
| 大氣參考對比 | 當現場設備報告潮濕的室內空氣時，參考值是否為乾燥空氣摩爾分數？ |
| 溫室或種植室 | 氣體是否豐富且潮濕，兩個設備是否在同一點採樣？ |
| 發酵或其他濕式製程 | 樣品在進入池前是否已乾燥、冷卻或過濾？二氧化碳是否會損失？ |
| 管式分析儀 | 進樣口和池條件如何？報告值是濕值、乾值還是儀器校正值？ |
對於低濕度的室內空氣，差異可能小於特定監視器的不確定性或空間變化。在濕法製程或仔細的參考比較中，忽略基礎可能是重要的。這兩種說法都沒有提供一個通用的閾值。儀器的精度、水含量和所做的決定設定了背景。
這 監視器與分析儀指南 幫助識別每個設備測量的樣本。這 CO2 系列選擇指南 解釋了為什麼正確的基礎並不能使超出範圍的儀器變得準確。
使兩個讀數具有可比性的記錄
如果兩個 CO2 結果似乎不一致，請保留兩個以上的數字。有用的比較記錄包括：
- 每個儀器的採樣點和時間。
- 結果是濕的、乾的還是以其他方式校正的氣體分數。
- 相關採樣點的溫度、壓力和濕度條件。
- 源和池之間的管道、過濾器、乾燥器或冷凝水管理。
- 儀器型號、韌體、校準狀態和平均間隔。
- 指定的準確度區間和任何有效性或故障標誌。
只有在這些項目對齊之後，研究校準漂移才有意義。例如，乾燥空氣大氣值和潮濕室內監測值不應僅因為它們的 ppm 數字不同而被聲明為不一致。他們可能會描述不同的氣體樣本 和 不同的分母。
同樣，不要將監測值轉換為乾基，然後將其視為製程氣體結果。位置和氣路仍然不同。分母修正只能解決一個明確定義的問題。
濕/乾比較中常見的錯誤
“除去水會增加二氧化碳。” 它不必添加二氧化碳分子。如果 CO2 守恆，則分母會縮小，因此分數會上升。
“相對濕度可以直接進入方程式。” RH 不是水蒸氣摩爾分數。使用適當的溫度和壓力模型進行轉換或使用儀器記錄的 H2O 輸出。
“每個分析儀輸出都是乾基。” 一些儀器對樣品進行物理乾燥，一些儀器模擬效果，另一些儀器報告濕氣分數或可配置的輸出。檢查準確的產品手冊。
“濕/乾配方解決了冷凝問題。” 它不會修復二氧化碳損失、洩漏、攜帶液滴或以未知方式改變樣品的管線。
“幹值越大，自然就越準確。” 準確性取決於儀器、校準和樣品處理。較大的數字僅反映了在所述假設下確定的報告基礎。
對於濕度和凝結的更廣泛的 NDIR 影響， Gasnose 的 NDIR 感測器指南 提供了有用的技術擴展。
實用的解釋
比較 CO2 讀數時，將 樣品位置和氣體基礎 在每個值旁邊。如果水已被去除或糾正，請記錄如何去除或糾正。僅當其守恆假設合理且水蒸氣分數已知時，才使用濕乾關係。這使得比較可以解釋，而不會將分母的變化誤認為是感測器故障。
常見問題
為什麼乾空氣 CO2 讀數高於濕空氣讀數？ 如果 CO2 含量不變，排除水分子會使 CO2 在剩餘氣體中所佔比例更大。
2% 相對濕度是否代表 2% 摩爾水蒸氣？ 不。相對濕度不是直接的氣體分數；而是相對濕度。需要溫度和壓力資訊。
我可以將任何房間監控讀數轉換為乾基讀數嗎？ 只有當您知道監視器已報告的內容並擁有所需的水蒸氣資訊時。避免對儀器已校正的值進行第二次校正。
烘乾機總是保留二氧化碳嗎？ 僅乾燥並不能提供普遍的保證。採樣系統必須適合氣體和記錄的條件。
報告應該使用哪個值？ 使用測量目的或參考方法所需的基礎，並明確標記它，以便其他人可以進行同類比較。