一臺冷鏡式露點儀讀到 -30 ℃，屏幕上這個數字本身沒有毛病，問題出在這一層：讀到這個溫度時鏡面上究竟是水還是霜，儀器不會主動告訴操作者。同樣是 -30 ℃，按水面的飽和蒸氣壓表換算，含水量是 505 μL/L，按冰面的表換算只有 375 μL/L，兩者相差 130 μL/L，相當于滅弧氣室運行注意值 300 μL/L 的四成上下。
相態這件事在 0 ℃ 以上不用操心，凝出來的必然是水，跌破 0 ℃ 之后，水面與冰面的飽和蒸氣壓分道揚鑣，同一個溫度會讀出兩個含水量。冷鏡式露點儀之所以被當作基準方法，靠的是相平衡加上溫度可溯源，而相平衡的前提恰恰是知道平衡發生在哪個相上。弄錯這一層，再好的儀器也白費。
本篇要講清三件事：過冷現象是怎么發生的，規程對相態判別提了什么要求，判別清楚之后該怎么修正。
計量技術規范 JJF 1012-2007《濕度與水分計量名詞術語及定義》給出的兩個定義，是全部討論的起點。該規范 2007-11-21 發布、2008-05-21 實施，至今現行，被 JJG 499-2021 注日期引用，它把露點溫度定義為在等壓的條件下將氣體冷卻，當氣體中的水蒸氣冷凝成水并達到相平衡狀態時的氣體溫度。霜點溫度的定義只差一個字，冷凝成霜并達到相平衡狀態時的氣體溫度。
這處之差落在相態上，不落在溫度高低上。
同一份氣樣，含水量固定，水蒸氣分壓 e 也固定，鏡面上的凝結物若是液態水，平衡溫度由 e 等于該溫度下的水面飽和蒸氣壓來決定。凝結物若是固態霜，平衡溫度由 e 等于該溫度下的冰面飽和蒸氣壓來決定。同一溫度上冰面的飽和蒸氣壓低于水面的飽和蒸氣壓，要讓冰面蒸氣壓抬到同一個 e，溫度必須往上提。所以霜點高于露點，這不是經驗說法，是兩張飽和蒸氣壓表之間的必然關系。
JJG 499-2021 附錄 A 把這一層寫進了算式，用露點儀計算相對濕度時，es(Td) 取露點溫度 Td 對應的純水平面或冰平面飽和水蒸氣壓。規程特意給出兩個平面，意思很明白：換算之前必須先確定相態，水表與冰表不能混用。
水的分子排列在液態與固態下不同，冰的升華潛熱大于同溫度下水的汽化潛熱，分子要離開冰面比離開水面更費勁，同溫度下冰面能維持的氣相分子數更少，飽和蒸氣壓于是更低。溫度越低，兩張表的差距越大，這個規律有一個直接后果：霜點與露點的差值并不是一個常數，它隨溫度下降而單調變大，在 -5 ℃ 附近只有零點幾攝氏度，到 -40 ℃ 附近已經接近 3.5 ℃。用儀器自身的準確度指標去衡量，這個量級并不小。
冷鏡法的原理，ISO 6327:1981 第 3.1 條講得很樸素，把一片溫度可人為降低并可準確測量的表面，一般是一塊金屬鏡面，暴露在被測樣氣里，然后把它冷卻到凝結出現并被觀察為露的溫度。低于此溫度凝結隨時間增加，高于此溫度凝結減少或不發生，這個表面溫度便取為流過儀器的氣體的露點。第 3.2 條接著說，樣氣中的水蒸氣分壓即為觀測露點所對應的飽和蒸氣壓，前提是濕度計內的氣體壓力與取樣時相同。
原理里有一個隱含假設：凝結物是水。
水蒸氣要凝成液態，先得有凝結核，要凝成冰，先得有冰核?，F場剛擦洗過的鏡面，劃痕、微粒及可溶性殘留一道被清掉，氣樣若又經過過濾，晶核的數量往往不足以在 0 ℃ 觸發冰相成核。溫度繼續往下走，氣相相對水面的過飽和度已經足夠，相對冰面的過飽和度更是充裕，但冰相遲遲不出現，氣相只能在鏡面上析出液態水。這便是過冷。
純水的均質成核溫度在 -38 ℃ 附近，低于這個溫度，即便沒有外來晶核，液相也會自發凍結。這條線給了現場一個粗略的參考：鏡面溫度降到 -38 ℃ 以下仍未結霜的情形極為少見，而在 0 ℃ 到 -20 ℃ 這一帶，相態是不確定的，可能是水，可能是霜，也可能是兩者混在一起。儀器資料與廠商技術說明普遍把這一段列為相態不確定區，正是這個原因。
溫度越低，相對冰面的過飽和度越高，一旦出現哪怕是單個冰核，冰相便會迅速鋪滿鏡面。所以低溫段的相態通常明確，反倒是零下幾攝氏度到零下二十幾攝氏度這段很容易出問題，現場在這段上翻車的次數不少?，F場遇到過這類怪事：同一份氣樣連著測三次，讀數在兩攝氏度上下跳，中間還夾著一次明顯偏低的值。那一次偏低，多半是鏡面上掛著過冷水。
過冷水還有一個特點，它并不穩定。鏡面上的液膜一旦受到擾動，或者溫度繼續下降越過成核門檻，會在瞬間凍結。凍結要放出潛熱，鏡面溫度隨之短暫回升，控制回路跟著動作，讀數便跳一下。這一跳會在記錄上留下痕跡：單次讀數看上去平穩，連續記錄的曲線卻在某一段出現臺階，臺階之前偏高、之后偏低，那便是液膜凍結的時刻。只看一個數看不出來，把平衡過程曲線調出來便一目了然。
JJG 499-2021《精密露點儀檢定規程》2021-12-28 發布、2022-06-28 實施，現行有效，它適用于水蒸氣壓相平衡原理、采用制冷鏡面光電自動檢測的精密露點儀的檢定與使用中檢查。這一句適用范圍描述的，正是本篇討論的這一類儀器。
規程在概述里把這類儀器拆成三大部分：高重復性的露點傳感器伺服機構，準確測量鏡面溫度的溫度測量系統，以及在 0 ℃ 以下霜點測量時判斷鏡面上生成的是霜（冰晶）還是露（水珠）的設施。
第三項是判別設施。它被寫進組成，不是寫進選配清單，現場挑設備時這一條常被跳過，驗收也常常只看量程與準確度兩項，一臺冷鏡式儀器若沒有能力區分鏡面上是霜還是露，它在 0 ℃ 以下的讀數便缺少相態依據，便談不上可溯源。這一點在購買與驗收環節常被忽略，等到現場數據對不上才回頭查，已經晚了。這一項省不得。
規程第 4 條要求示值誤差與重復性符合表 1 的規定，表 1 按露點溫度 Td 分成五檔，同時分一級與二級。
-90 ℃ 到 -70 ℃ 這一檔，一級允許誤差 ±0.40 ℃、重復性不大于 0.20 ℃，二級允許誤差 ±0.80 ℃、重復性不大于 0.40 ℃。
-70 ℃ 到 -50 ℃ 這一檔，一級允許誤差 ±0.30 ℃、重復性不大于 0.15 ℃，二級允許誤差 ±0.60 ℃、重復性不大于 0.30 ℃。
-50 ℃ 到 -20 ℃ 這一檔，一級允許誤差 ±0.20 ℃、重復性不大于 0.10 ℃，二級允許誤差 ±0.40 ℃、重復性不大于 0.20 ℃。
-20 ℃ 到 40 ℃ 這一檔，一級允許誤差 ±0.15 ℃、重復性不大于 0.08 ℃，二級允許誤差 ±0.30 ℃、重復性不大于 0.15 ℃。
40 ℃ 到 90 ℃ 這一檔，一級允許誤差 ±0.20 ℃、重復性不大于 0.10 ℃，二級允許誤差 ±0.40 ℃、重復性不大于 0.20 ℃。
把這張表與過冷帶來的偏差放在一起看，尺度感立刻出來了，在 -50 ℃ 到 -20 ℃ 這一檔，一級儀器的允許誤差是 ±0.20 ℃，而同一段里霜點與露點相差 2.1 ℃ 到 3 ℃。相態判錯的代價，是儀器自身允許誤差的十倍以上。
規程第 6.1.1 條給出的檢定條件，對現場作業同樣適用。
其一，測量時環境溫度應在 15 ℃ 到 30 ℃ 之間且相對恒定，露點測量室和采樣管路系統所處的環境溫度應高于待測氣體的露點或霜點溫度 5 ℃ 以上。當測量時的露點溫度高于環境溫度時，所有測量管路應加熱，使管路溫度高于露點溫度 5 ℃ 到 10 ℃。管路比氣樣更冷，水分會先在管壁上凝掉，測到的便不是氣室里的真實含水量。
其二，氣體露點溫度與氣體壓力有關，露點溫度應指明測量的氣體壓力，環境大氣壓波動不超過 200 Pa/h。這一條是壓力折算的根據，后面還要展開。
其三，主機應在相對濕度 10% 到 85% 之間使用，另外第 5.2.1 條要求露點傳感器測量室內應清潔，鏡面無污染、無劃痕。劃痕既改變本底散射，又充當露核，兩頭都會帶來偏差。
定性講完，該定量算一筆，這里用一組常用的飽和蒸氣壓經驗式，過冷水面與冰面各一條，形式簡單且可復算。
過冷水面上，e_w(t) = 6.112 exp[17.62 t /(243.12 + t)]。冰面上，e_i(t) = 6.112 exp[22.46 t /(272.62 + t)]。兩式的單位都是 hPa，t 以 ℃ 代入，這是 Magnus 形式的經驗式，在工程溫區的偏差遠小于本篇討論的量級，用來做量級估讀足夠。真要出具有效數字的檢測報告，應查計量部門給出的飽和水蒸氣壓表，而不是用經驗式。
給定同一個露點溫度 t_d，先由 e_w 求出水蒸氣分壓，再令 e_i 等于這個分壓反解溫度，得到的便是同一份氣樣的霜點。
取露點 -5 ℃，e_w 為 422.2 Pa，對應霜點 -4.4 ℃，霜點高出 0.6 ℃。
再看 -10 ℃ 這一檔，e_w 為 287.0 Pa，對應霜點 -8.9 ℃，霜點高出 1.1 ℃。
到 -20 ℃，e_w 為 126.0 Pa，對應霜點 -17.9 ℃，霜點高出 2.1 ℃。
-30 ℃ 這一檔，e_w 為 51.2 Pa，對應霜點 -27.1 ℃，霜點高出 2.9 ℃。
壓到 -40 ℃，e_w 只有 19.0 Pa，對應霜點 -36.5 ℃，霜點高出 3.5 ℃。
五檔看下來，規律清楚：差值隨溫度下降單調變大，在常壓露點常落的 -20 ℃ 到 -40 ℃ 這一帶，霜點與露點差 2 ℃ 到 3.5 ℃。朝露（CDPM-1000）在這一區間標稱的準確度是不超過 ±0.2 ℃，兩組數字差了一個數量級。
溫度差三攝氏度聽起來不算什么，換算成體積分數之后便不是一回事了。
常壓下體積分數的算法很直接，x = e / P，P 取測量時的氣體總壓。以 101.325 kPa 為基準，e 以 Pa 為單位，得到的 x 乘 10^6 便是 μL/L，同一份氣樣，取水面飽和蒸氣壓表與取冰面飽和蒸氣壓表，會得到兩個含水量。
-10 ℃ 的鏡面，按水表讀 2833 μL/L，按冰表讀 2565 μL/L，差 268 μL/L。
-20 ℃ 的鏡面，按水表讀 1243 μL/L，按冰表讀 1019 μL/L，差 224 μL/L。
-30 ℃ 的鏡面，按水表讀 505 μL/L，按冰表讀 375 μL/L，差 130 μL/L。
-40 ℃ 的鏡面，按水表讀 188 μL/L，按冰表讀 127 μL/L，差 61 μL/L。
差值隨溫度下降而變小，相對差值卻反著走，從 -10 ℃ 處的 9.5% 一路升到 -40 ℃ 處的 32.4%。原因不難理解，兩張飽和蒸氣壓表在低溫段的比值越拉越大。
把這份差值擺到電力設備的判定線上，分量更清楚，按 DL/T 596-2021 與 GB/T 8905-2012 的分檔，含電弧分解物的氣室交接驗收值不大于 150 μL/L、運行注意值不大于 300 μL/L，不含電弧分解物的氣室分別為 250 μL/L 與 500 μL/L，均折算到 20 ℃、101.325 kPa 基準。
取一份含水量恰為 300 μL/L 的氣樣，若鏡面結霜，平衡溫度落在 -32.1 ℃。若鏡面掛的是過冷水，平衡溫度落在 -35.4 ℃，兩者相差 3.3 ℃。反過來看，現場讀到 -34 ℃ 而未判相態，按水表算 344 μL/L，按冰表算 246 μL/L，一個超了運行注意值，一個還在限內。同一臺儀器、同一個讀數，結論可以完全相反，相態必須寫明。
換算基準不同會帶來數攝氏度的出入，工程判定以 μL/L 限值為準，露點只作現場快速估讀。這句話在相態不明時尤其要記住。
判別相態沒有單一可靠手段，現場通常幾條并用，互相印證，理由也不難理解，光電檢測系統測到的是散射光的強弱，它只能回答鏡面上有沒有凝結物、凝結物的量有沒有穩定，卻回答不了凝結物處于哪個相。把這個缺口補上，靠的是操作者與作業流程，不是靠換一臺更貴的儀器。
鏡面上凝結物的外觀差別明顯，液態的露呈圓潤的液滴，反光均勻，邊緣連續。固態的霜呈枝狀晶花，邊界毛糙，散射強得多。帶內窺鏡或顯微觀察通道的儀器可以直接看，這判別方式直觀，也是可靠的，現場用帶觀察通道的儀器看過一次，往后便不容易認錯。沒有觀察通道的儀器，只能靠后面的幾條間接判斷。
多數冷鏡儀器設有強制結霜功能，做法是先把鏡面降到足夠低的溫度，讓霜層確定無疑地形成，再回到平衡點附近穩定下來。只要鏡面溫度持續保持在 0 ℃ 以下，霜相便能維持，這條路徑繞開了成核概率問題，代價是多花一段降溫與回穩的時間，現場排期時按偏長估，通常不會出錯。朝露（CDPM-1000）常規工況下的平衡時間是 3 min 到 5 min，加上強制結霜這一段，一次完整測量要留出更充裕的時間。
現場常用的做法是把鏡面加熱到凝結物完全消失，再按常規速率緩慢降溫，重新建立平衡。重復兩三次，若每次的收斂溫度一致，說明相態穩定，若某次明顯偏低后又回升，多半是過冷水在半途凍結。這一條也順帶清理了鏡面上殘留的可溶性物質，一舉兩得。
同一工況下連續測若干次，看結果的離散程度，相態穩定時，離散量應落在儀器的重復性指標附近。相態不穩時，離散量會明顯超出，且偏低的值出現得更頻繁，朝露（CDPM-1000）標稱的重復性是不超過 ±0.1 ℃，若連續十次的極差明顯大于這個值，先別急著記數據，回頭查相態與鏡面。
判別清楚之后，修正有兩條路，一條管相態，一條管壓力，兩條都要走，順序不能顛倒。
鏡面上是霜，查冰面表，鏡面上是水，查水面表。這一步沒有任何技巧，只有紀律，麻煩出在混合相態，鏡面上部分區域結霜、部分區域掛著過冷水，光電檢測系統看到的是加權平均的散射信號，此時無論查哪張表都有偏差。處理辦法回到上一條：升溫消露，重新建立單一相態的平衡，不要在這種狀態下記錄數據。
露點溫度與氣體壓力有關，這是規程第 6.1.1.2 條明確點出的，體積分數不變時，氣體總壓升高，水蒸氣分壓按比例升高，對應的露點溫度隨之抬升。
算一個具體的例子。某 SF6 氣室額定壓力 0.50 MPa，含水量 300 μL/L，帶壓狀態下水蒸氣分壓為 300 乘 10^-6 乘 5.0 乘 10^5 Pa，等于 150 Pa，查水面表得到帶壓露點 -18.0 ℃。把同一份氣樣折算到 101.325 kPa 基準，水蒸氣分壓降到 30.4 Pa，露點為 -35.4 ℃，兩者相差 17.4 ℃。
這個量級足以讓任何基于露點的經驗判斷失效，現場若拿著帶壓露點去比對規程給出的常壓基準限值，會把一臺狀態正常的設備判成受潮。反過來說，把常壓露點當作帶壓工況下的控制指標，則會在真正受潮時漏報。朝露（CDPM-1000）的產品說明里明確寫著，氣體壓力高于大氣壓時實測露點溫度會相對偏高，說的正是這件事。
把相態處理完之后，剩下的誤差來源可以按項拆開估，以下六項是現場能感知、也大致能估量的部分。
一是鏡面溫度測量。鉑電阻的標定殘差、測溫電路的自熱，以及鏡面與測溫點之間的溫差，合起來通常給到零點零幾攝氏度。這一項在儀器出廠時已定，現場改不了。
二是相態判別。這一項要么為零，要么很大，判對了便沒有這一項，判錯了便是 2 ℃ 到 3.5 ℃ 的溫度偏差，換算成含水量在低溫段可達三成。它在全部分項里量級跨度格外大，值得單獨花時間。
三是壓力測量與折算，環境大氣壓波動按規程控制在 200 Pa/h 以內，對露點的影響在零點零幾攝氏度。帶壓工況下的折算誤差要看壓力表的等級，氣室壓力表本身的準確度往往不如實驗室標準器，這一項在帶壓測量時不能忽略。
四是樣氣流量與管路，流量過小，鏡面附近的氣體得不到充分置換，平衡溫度偏低。流量過大，氣流帶走鏡面熱量，讀數同樣偏移，朝露（CDPM-1000）適配的流量區間是 20 L/h 到 30 L/h。管路材質與長度影響吸附與滯后，不銹鋼或聚四氟乙烯是常見選擇，橡膠管因吸附明顯不宜使用。
五是鏡面污染。可溶性殘留按拉烏爾效應降低平衡蒸氣壓，使結露提前，讀數偏高。不溶性微粒增加本底散射，使光電系統的零點漂移，兩類污染方向相反，現場卻常有人指望它們互相抵消，那是想多了。
六是平衡判據。是否真正等到相平衡，看的是溫度與散射信號的穩定程度，不是看儀器有沒有給出一個數字。規程在檢定方法里給出的做法是待標準器示值穩定 30 min 后，每隔 2 min 記錄一次，累計 6 次取平均?，F場不必照搬這套節奏，但「連續幾次讀數一致再記錄」這條原則通常應當保留，遇上數據要拿去出報告時尤其如此。
六項合起來看，前五項在規范操作下可以壓到與儀器準確度指標同量級，第六項取決于操作者的耐心。唯獨第二項，壓與不壓全看有沒有做判別，這一環補不上。
電力行業的 SF6 微水測量，是冷鏡式露點儀在國內很常見的現場，還疊加了幾條別的行業遇不到的約束。
DL/T 506-2018《六氟化硫電氣設備中絕緣氣體濕度測量方法》2018-06-06 發布、2018-10-01 實施，現行。它給出濕度計的要求、測量氣路系統的要求、濕度表示方法以及溫度折算，是這一場景的直接依據。GB/T 5832.2-2016 則從氣體分析的角度規定了微量水分測定的露點法，兩份文件一個管電力場景，一個管方法本身，配合著看才完整。
兩份文件對運行中 SF6 氣體濕度按氣室類型分檔，前面已經列出數值。需要強調的是折算基準，規程給出的 μL/L 限值均指折算到 20 ℃、101.325 kPa 后的體積分數。現場實測的露點必須先折算到該基準再比對，否則溫差帶來的偏差可以翻上數倍。
SF6 在常壓下的液化溫度很低，但在氣室工作壓力下會顯著抬升，鏡面若被制冷到 SF6 的液化溫度以下，鏡面上凝出來的已不只是水，測量徹底失效。朝露（CDPM-1000）針對 SF6 工況設計了低溫保護機制，自動控制制冷溫度不低于 -64 ℃，正是為了避開這條邊界。這一條是設備層面的保護，操作者仍須知道它為什么存在，遇到保護動作時不要以為是儀器故障。
北京康高特（KGT）自研的朝露（CDPM-1000）精密智能露點儀，按官網給出的技術參數，作業邊界可以這樣描述。
測量范圍上，常規氣體在大氣壓環境下為 -40 ℃ 到 +20 ℃，SF6 氣體在大氣壓下、環境溫度 10 ℃、20 ℃、35 ℃ 時為 -40 ℃ 到 +20 ℃。準確度在 -40 ℃ 到 +20 ℃ 區間不超過 ±0.2 ℃，重復性不超過 ±0.1 ℃，后者對應同一工況連續測量 10 次。測量參數覆蓋露點溫度、μL/L 體積比濃度值、平衡過程曲線、氣體流量、環境溫度及環境濕度。
樣氣工況上，工作壓力區間為 10 mbar 到 10 bar，流量適配區間 20 L/h 到 30 L/h，樣氣要求無油、無粉塵、無腐蝕性雜質。工作環境上，環境溫度 -15 ℃ 到 50 ℃，環境濕度 0 到 95% RH（無冷凝），防護等級 IP54。
控溫與數據上，制冷單元為四級帕爾帖冷泵，常規工況平衡時間 3 min 到 5 min，控制方式分手動、串口及遠程無線三種，可存儲 100 組帶時間戳的測量數據，支持 USB 數據導出與打印。便攜性上，內置電池常規工況續航可達 16 h，整機約 4 kg。
這臺儀器的技術指標按 JJG 499-2021 的要求給出，把它放在本篇的語境里看，-40 ℃ 的量程下限意味著它能覆蓋到過冷現象可能出現的整段溫區，而 ±0.2 ℃ 的準確度也意味著，相態判錯帶來的偏差遠在儀器誤差之外，判別這一環只能由人來補上。
把霜點當露點直接報出，這類事在報告上見得不少，兩份含水量不同，報告上寫清楚了才算完成。記錄表格里單列一欄，標注本次讀數的相態，多寫三個字，省掉后面一整輪復核。
認為 0 ℃ 以下必然是霜，是把概率當成了定律，過冷是常態而非例外，尤其在新擦洗過的鏡面與經過濾的氣樣上。反過來同樣不成立，認定 -20 ℃ 以下必然是霜也不嚴謹，只是概率更高。
拿儀器準確度去掩蓋相態誤差，屬于自欺，±0.2 ℃ 的指標與兩三攝氏度的相態偏差不在一個量級，前者替后者背不了書。
壓力折算被整段跳過，在 SF6 現場格外常見，帶壓露點與常壓露點可以差出十幾攝氏度，差的方向還正好能把一臺正常的設備判成受潮。
鏡面臟了不處理便繼續測，留下的偏差事后很難追，拉烏爾效應與本底散射帶來的偏差方向相反、量級不定，是現場很難倒推的一類誤差來源。擦干凈重測一遍，代價很低，別嫌麻煩。
同一份氣樣，霜點更高。原因是同一溫度下冰面飽和蒸氣壓低于水面飽和蒸氣壓，要讓冰面蒸氣壓達到同一個水蒸氣分壓，溫度必須抬高。差值隨溫度下降而變大，-10 ℃ 處約 1.1 ℃，-30 ℃ 處約 2.9 ℃。
0 ℃ 到 -20 ℃ 這一段很容易出現，相態也格外不確定。純水的均質成核溫度在 -38 ℃ 附近，低于這條線冰相會自發出現，所以更深的溫區相對明確，但也不能據此斷言必然結霜。
用間接辦法互相印證。強制結霜建立確定的霜相，升溫消露后重新建立平衡，再用連續多次的重復性做旁證。三條都對得上，相態基本可以確認。
先由帶壓露點查表得到水蒸氣分壓，再除以基準壓力 101.325 kPa 得到體積分數，需要的話再由體積分數反查常壓露點。折算時同樣要先確定相態，用錯表會讓折算結果再偏一次。
先懷疑相態。過冷水在半途凍結會放出潛熱，鏡面溫度短暫回升，控制回路跟著動作，讀數出現跳動。處理辦法是升溫消露后重結，而不是把偏低的值記下來。
取決于氣樣的干燥程度與鏡面狀態。朝露（CDPM-1000）常規工況下的平衡時間是 3 min 到 5 min，加上降溫建立霜層與回穩這一段，一次完整測量通常要留出明顯更長的時間?，F場排計劃時按偏長估，比按偏短估省事。
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