[发明专利]一种测试用海上钻井平台温度监测装置及方法

权利要求书

1.一种测试用海上钻井平台温度监测装置，其特征在于，包括：

风力风向监测装置，其包括：

支撑架，其可拆卸设置在待监测区域；

多个集风筒，其通过球形测风装置设置在所述支撑架顶部；所述集风筒包括：

球窝，所述集风筒数量为偶数，呈圆周形对称固定连接所述球窝；

支撑球柱，其为柱形，一端为球形，所述球窝套设在所述球柱球形的一端；

支撑垫板，所述支撑垫板为方形，所述支撑球柱另一端设置在所述支撑垫板中心位置；

底板，其为方形，固定设置在所述支撑架顶部，通过多个弹簧连接所述支撑垫板，所述弹簧设置在所述支撑垫板四角；以及

速度传感器，其设置在所述集风筒上，用于检测集风筒转速；

温度监测装置，其连接所述风力监测装置，包括：

光学系统和探测器，当待检测区域辐射的红外能量通过大气媒介传输到温度监测装置时，光学系统将目标辐射的能量汇聚到探测器；

校准模块，其设置在待检测区域附近，并包括用于测量环境温湿度的温湿度传感器；

系统模块，其连接所述风力风向监测装置和温度监测装置，用于记录探测器、温湿度传感器和光纤光栅传感器传递的电信号，同时根据传递的电信号计算被测物体的真实温度。

2.根据权利要求1所述的测试用海上钻井平台温度监测装置，其特征在于，所述多个集风筒为喇叭状。

3.根据权利要求2所述的测试用海上钻井平台温度监测装置，其特征在于，还包括，传感器，其设置在所述弹簧底部。

4.根据权利要求3所述的测试用海上钻井平台温度监测装置，其特征在于，所述传感器为压力传感器。

5.根据权利要求1所述的测试用海上钻井平台温度监测装置，其特征在于，所述的探测器为光电倍增管探测器、光敏电阻探测器和雪崩二极管探测器中的一种。

6.一种测试用海上钻井平台温度监测方法，使用如权利要求1-5中任一项所述的测试用海上钻井平台温度监测装置，其特征在于，包括：

步骤一：根据压力传感器测得的压力确定风向，并根据集风筒转速v_c，确定风速v_w：

其中，v_w为风速；R为集风筒大径开口一端半径，r为集风筒小径一端开口半径；D为球窝直径；μ为球窝与球柱之间的摩擦系数；

步骤二：通过检测探测器两端电压确定待测区域的表观温度，

式中，V_in为检测到的电压值，其单位为mV；为探测器的灵敏度，其单位为dBm,α_air为与衰减距离有关的常数，ε为辐射率，取值为0～1之间；σ为斯蒂芬—玻尔兹曼常数，单位为W/m²·K⁴；RE_H为光学系统的分辨率，其单位为DPI；

步骤三：线性化处理得到物体的表观温度T_mea，进行辐射率校正为中间温度，

其校正式为

式中，ε(T)为辐射率，取值0.1～0.9。

7.根据权利要求6所述的测试用海上钻井平台温度监测方法，其特征在于，修正球窝与球柱之间的摩擦系数，以对风速进行校正：

μ_s为校正后球窝与球柱之间的摩擦系数，K为球窝作用在球柱上的接触面正应力；R₀为球柱的球形圆头半径；σ_s为球窝作用在球柱上的摩擦剪应力；R_s为球窝的半径。

8.根据权利要求6或7所述的测试用海上钻井平台温度监测方法，其特征在于，根据温度传感器测得的环境温度T_env，湿度传感器测得的相对湿度RH_env，风速v_w′修正测量误差，计算被测物体的真实温度：

其中，K为球窝作用在球柱上的接触面正应力；RH_rul为常规相对湿度，RH_rul为常规相对湿度，取值为20％；σ_s为球窝作用在球柱上的摩擦剪应力。