两台 CO2 仪器可以测量 相同的底层气体混合物 如果一个结果基于湿气，而另一个结果基于干气，则报告不同的 ppm 值。水蒸气占据潮湿气体中分子数的一部分。湿摩尔分数的分母中包含水分子；干摩尔分数排除了它们。如果在去除水的同时保留二氧化碳，则干基二氧化碳分数会更高。
这不是传感器自动漂移，也不意味着干燥可以改善每次测量。重要的问题是 什么气体到达每个测量单元，水是否被去除或模拟，以及仪器报告的依据。当比较室内监测仪与采样气体分析仪、现场记录与大气参考值或具有不同调节路径的两个过程仪器时，这些问题最为重要。
湿二氧化碳分数和干二氧化碳分数有什么区别？
气体分数用 CO2 分子数除以定义的分子总数。上一个 湿基，分母包括水蒸气。上一个 干基，排除水蒸气。在大气测量中， NOAA 解释其二氧化碳含量 作为干燥空气中的摩尔分数，并显示了如何在不添加或去除 CO2 分子的情况下添加水来降低湿空气中的 CO2 分数。
让 xw 是湿气中 CO2 的摩尔分数， xd 它在其他方面相同的干燥气体中的分数，以及 小时 湿气体中水蒸气的摩尔分数。如果唯一的变化是去除水并且二氧化碳既没有损失也没有增加：
xw = xd × (1 − h)
等价地， xd = xw / (1 − h)。
条件是必须的。真实的样品管线可能会泄漏、冷凝或交换气体；干燥机可能会以除水以外的方式改变样品。该公式是定义混合物的质量平衡关系，而不是适用于任何仪器显示的通用校正。
美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 发布的示例使这一方向变得直观：当向相同的空气中添加水蒸气时，干空气中的二氧化碳含量会变成较小的湿空气含量。该示例描述的是混合物成分的变化，而不是大气中二氧化碳的日常变化。在将环境参考系列与可能报告潮湿空气值的本地仪器进行比较时，请记住这一区别。
一个有效的数值例子
假设理想化的湿气样品包含 1,000 ppm 二氧化碳 和 2% 水蒸气（摩尔分数）。如果水被完全去除，而所有 CO2 仍保留在样品中，则相应的干气 CO2 分数为 1,000 / (1 − 0.02) ≈ 1,020.4 ppm。大约 20 ppm 的差异反映了分母的变化，而不是额外二氧化碳的产生。
反过来看问题，同样的关系也适用：如果上述假设成立，则 1,000 ppm 的干读数相当于 2% 水蒸气分数的湿基读数 980 ppm。如果没有报告依据，这两个数字本质上都不是“真实的二氧化碳浓度”。两者都描述了特定的比率。
在其他水分数下，校正会发生变化。不要使用 2% 示例作为固定字段调整。测量或以其他方式确定水蒸气摩尔分数并遵循仪器自身的报告定义。有关更广泛的单位说明，请参阅 CO2 ppm 和转化百分比。
除了工具不确定性之外，还必须判断基差的大小。假设的 20 ppm 基移并不能证明两个普通房间监视器应该在 20 ppm 以内一致：它们的精度、校准、放置和平均可能会产生更大的差异。相反，在仔细控制的比较中，小的基差变化可能很重要。计算预期效果，然后与测量的不确定度和目的进行比较；不要单独使用算术来接受或拒绝设备。
相对湿度与水蒸气摩尔分数不同
显示屏显示 50%相对湿度 并不意味着50%的气体分子是水。相对湿度与气体温度下的饱和度有关。水蒸气摩尔分数取决于实际的水分压和总压。温度很重要，因为饱和蒸气压随温度变化剧烈。
因此，在没有温度和压力背景的情况下，湿-干二氧化碳转化率通常不能根据单独的相对湿度百分比来计算。即使仪器测量相对湿度和温度，也要确认其固件是否已应用干基校正。对已报告的干值进行另一次手动校正会重复计算效果。
维萨拉二氧化碳测量应用说明 讨论了水的稀释效应以及样品干燥如何改变报告的 CO2 值。它的例子强调了定义湿样品状态和调节样品状态的必要性。
光学测量不仅仅具有分母效应
水蒸气对红外分析仪的影响不仅仅限于稀释气体成分。光谱重叠或谱带展宽、压力变化、光学器件凝聚和校准行为在特定设计中可能很重要。这些影响不能全部归结为简单的 1 − 小时 计算。
LI-COR 的 LI-830/LI-850 方程总结 是一个有用的仪器特定示例：其 CO2 计算包括压力和水蒸气相关项，LI-850 测量 H2O 通道。详细信息是该分析仪校准模型的一部分。不同的 NDIR 房间监视器可以以另一种方式估计或补偿环境影响，或者可以在没有单独暴露的 H2O 测量的情况下报告值。
因此，光学响应、气体分数报告和样品调节是三个不同的层。一个产品可以管理这三者，但其文档必须说明如何管理。我们的 NDIR 测量链解释 追踪链条的光学部分。
当通过管道抽取湿样品时会发生什么？
过程抽头处的气体不一定是到达分析仪单元时未改变的气体。炎热、潮湿的样品可以在管道中冷却。水可能会凝结在管线壁上或疏水阀中，从而改变气体分数。冷凝还会产生阻碍过滤器或污染光学室的液滴。干燥机可以以受控方式去除水分，但最终值需要明确的基础并了解任何意外的二氧化碳损失。
维萨拉的采样指南 指出，当气体样品在采样过程中干燥时，其干样品中的 CO2 浓度会高于测量环境中湿样品的分数。这就是上面描述的分母效应。它并不能证明每条生产线都能保留所有二氧化碳，也不能证明每种工艺气体都可以使用相同的硬件进行处理。
在选择干燥方法之前，请询问应用实际需要哪种输出。如果控制器需要湿法工艺环境中的浓度，则干电池读数可能需要记录转换回该基础。如果大气比较需要干燥空气摩尔分数，则控制干燥或经过验证的水蒸气校正可能是合适的。在这两种情况下，调节设备都必须保持 CO2 样品的代表性并处于分析仪的操作限制范围内。 “干燥”一词本身并没有说明调节后剩余多少水，或者报告的值是否已经被修正。
跟踪实际路径： 源 → 入口 → 管道 → 过滤器或干燥器 → 光学池 → 软件输出。记录相关的温度和压力。在测量前询问是否会发生冷凝，以及仪器是否针对由此产生的水负荷而设计。疏水过滤器、冷凝水收集器和干燥器执行不同的工作；他们的选择遵循样品和仪器手册。
湿基和干基差异何时最重要？
| 测量情况 | 要解决的基本问题 |
|---|---|
| 普通房间监视器 | 固件报告什么？其湿度校正是否已内置？ |
| 大气参考对比 | 当现场设备报告潮湿的室内空气时，参考值是否为干燥空气摩尔分数？ |
| 温室或种植室 | 气体是否丰富且潮湿，两个设备是否在同一点采样？ |
| 发酵或其他湿法工艺 | 样品在进入池之前是否已干燥、冷却或过滤？二氧化碳是否会损失？ |
| 管式分析仪 | 进样口和池条件如何？报告值是湿值、干值还是仪器校正值？ |
对于低湿度的室内空气，差异可能小于特定监视器的不确定性或空间变化。在湿法工艺或仔细的参考比较中，忽略基础可能是重要的。这两种说法都没有提供一个通用的阈值。仪器的精度、水含量和做出的决定设定了背景。
这 监视器与分析仪指南 帮助识别每个设备测量的样本。这 CO2 系列选择指南 解释了为什么正确的基础并不能使超出范围的仪器变得准确。
使两个读数具有可比性的记录
如果两个 CO2 结果似乎不一致，请保留两个以上的数字。有用的比较记录包括：
- 每个仪器的采样点和时间。
- 结果是湿的、干的还是以其他方式校正的气体分数。
- 相关采样点的温度、压力和湿度条件。
- 源和池之间的管道、过滤器、干燥器或冷凝水管理。
- 仪器型号、固件、校准状态和平均间隔。
- 指定的准确度区间和任何有效性或故障标志。
只有在这些项目对齐之后，研究校准漂移才有意义。例如，干燥空气大气值和潮湿室内监测值不应仅仅因为它们的 ppm 数字不同而被声明为不一致。他们可能描述不同的气体样本 和 不同的分母。
同样，不要将监测值转换为干基，然后将其视为过程气体结果。位置和气路仍然不同。分母修正只能解决一个明确定义的问题。
湿/干比较中的常见错误
“除去水会增加二氧化碳。” 它不必添加二氧化碳分子。如果 CO2 守恒，则分母会缩小，因此分数会上升。
“相对湿度可以直接进入方程式。” RH 不是水蒸气摩尔分数。使用适当的温度和压力模型进行转换或使用仪器记录的 H2O 输出。
“每个分析仪输出都是干基。” 一些仪器对样品进行物理干燥，一些仪器模拟效果，另一些仪器报告湿气分数或可配置的输出。检查准确的产品手册。
“湿/干配方解决了冷凝问题。” 它不会修复二氧化碳损失、泄漏、携带液滴或以未知方式改变样品的管线。
“干值越大，自然就越准确。” 准确性取决于仪器、校准和样品处理。较大的数字仅反映了在所述假设下确定的报告基础。
对于湿度和凝结的更广泛的 NDIR 影响， Gasnose 的 NDIR 传感器指南 提供了有用的技术扩展。
实用的解释
比较 CO2 读数时，将 样品位置和气体基础 在每个值旁边。如果水已被去除或纠正，请记录如何去除或纠正。仅当其守恒假设合理并且水蒸气分数已知时，才使用湿干关系。这使得比较可以解释，而不会将分母的变化误认为是传感器故障。
常见问题
为什么干空气 CO2 读数高于湿空气读数？ 如果 CO2 含量不变，排除水分子会使 CO2 在剩余气体中所占比例更大。
2% 相对湿度是否意味着 2% 摩尔水蒸气？ 不。相对湿度不是直接的气体分数；而是相对湿度。需要温度和压力信息。
我可以将任何房间监测读数转换为干基读数吗？ 仅当您知道监视器已报告的内容并拥有所需的水蒸气信息时。避免对仪器已校正的值进行第二次校正。
烘干机总是保留二氧化碳吗？ 仅干燥并不能提供普遍的保证。采样系统必须适合气体和记录的条件。
报告应该使用哪个值？ 使用测量目的或参考方法所需的基础，并明确标记它，以便其他人可以进行同类比较。