具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本公开的优选实施例，该优选实施例旨在用于解释本公开的技术原理，并不表示本公开的技术原理只能通过该优选实施例才可以实现，因此该优选实施例不能限制本公开的保护范围。基于本公开提供的优选实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例，仍应落入到本公开的保护范围之内。

需要说明的是，在本公开的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“顶部”“底部”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

如图1所示，在本公开的优选实施方式中，管接头组件包括四通管接头1、复合传感器2、第一密封塞3、第二密封塞4和密封结构5。其中，复合传感器2设置在四通管接头1内，用于检测四通管接头1内液体的温度、压力、脉动和流速。第一密封塞3、第二密封塞4和密封结构5共同将复合传感器2以密封的形式固定到四通管接头1上，并且具有一定的吸震和抗震作用。

继续参阅图1，四通管接头1包括彼此对准的第一接头11、第二接头12和彼此对准的第三接头13、第四接头14。其中，第一接头11和第二接头12被第一密封塞3、第二密封塞4和密封结构5堵塞并因此被完全封闭，第三接头13和第四接头14用于连接管路并通液体。

如图1和图2所示，复合传感器2包括壳体201、光纤光栅温度传感器202、光纤光栅温度压力传感器203、第一光纤光栅压力脉动传感器204、第二光纤光栅压力脉动传感器205、第一光纤光栅流速传感器206、第二光纤光栅流速传感器207、弹性片208、弹性体209、导热片210、导热丝211、第一固定板212、第二固定板213、第一光纤组214、第二光纤组215、第一连接头216和第二连接头217。

如图1所示，壳体201的一端嵌入第一接头11中并通过密封结构5与第一接头11固定连接，壳体201的另一端嵌入第二接头12中并通过密封结构5与第二接头12固定连接，从而使得壳体201被固定到四通管接头1中。本领域技术人员能够理解的是，在密封结构5能够将壳体201以密封的形式固定到四通管接头1内的情况下，密封结构5可以是任意可行的结构，例如用橡胶或塑料等材料，或者带金属保护的橡胶或塑料的复合材料，或者为了安装和密封采用的分体的或半分体的结构。

如图2所示，光纤光栅温度传感器202设置在壳体201的内部，并且能够检测四通管接头1中液体的温度。本领域技术人员能够理解的是，将光纤光栅温度传感器202设置在壳体201的内部，能够避免外界液体的压力对光纤光栅温度传感器202的检测结果造成影响，进而保证了光纤光栅温度传感器202的检测精度。

继续参阅图2，光纤光栅温度压力传感器203设置在壳体201上(具体地是设置在壳体201的外侧；垂直于液流方向或管壁)，并且能够检测所述四通管接头1中液体的温度和压力，进而能够通过将光纤光栅温度压力传感器203与光纤光栅温度传感器202各自检测到数据进行比对，可以通过光纤光栅温度传感器202检测的纯温度值，根据光纤光栅温度压力传感器203对应预先标定好的比对数据获得四通管接头1中液体的压力。克服了现有技术中光纤光栅传感器对压力和温度交叉敏感问题，以及压力检测量程受线性标定影响而压力量程受限的问题。继续参阅图2，第一光纤光栅压力脉动传感器204和第二光纤光栅压力脉动传感器205设置在壳体201上，并且能够检测四通管接头1中液体的脉动。

如图1所示，第一光纤光栅流速传感器206和第二光纤光栅流速传感器207都设置在壳体201上(具体地是分别设置在壳体201的外部两侧，平行于流速方向或管路)，并且第一光纤光栅流速传感器206与第三接头13对准，第二光纤光栅流速传感器207与第四接头14对准。本领域技术人员能够理解的是，通过比对第一光纤光栅流速传感器206和第二光纤光栅流速传感器207检测到的数据的差值，能够确定四通管接头1内液体的流速和流向或流速的变动量。进而能够根据该流速与四通管接头1和复合传感器2之间的缝隙的截面积的乘积来计算四通管接头1中液体的流量。由于该流量是本领域技术人员依据本领域的公知常识能够计算获得的，所以此处不再做过多说明。本领域技术人员还能够理解的是，静液压系统中，根据伯努利方程可知，因忽略势能的作用和局部压力损耗，流动的液体在绕流物体的前后形成压力差，该压力差就能准确地反映该处液体的流速大小和方向。因此，流动的液体在经过绕流体(复合传感器)时会在绕流体的前后产生压力差，进而通过检测该压力差，可以确定流速大小和方向。

继续参阅图1，第一光纤组214经过铠装(在第一光纤组214的外侧设置保护层)后贯穿第一接头11、第一密封塞3和密封结构5，并与第一密封塞3和密封结构5密封连接。换句话说，第一光纤组214通过第一密封塞3和密封结构5与第一接头11密封连接。进一步，第一光纤组214的一端与第一连接头216相连接，以便通过第一连接头216连接到外部光缆上；第一光纤组214的另一端与前述的六个光纤光栅传感器的一端分别连接，具体地，第一光纤组214包括六根光纤，每一根光纤分别是一个光纤光栅传感器的载体，换句话说，光纤光栅传感器是通过在光纤上刻录光栅制得，并且，一个复合传感器中的六个光纤光栅传感器的光栅特征值相同(纤芯直径相同、刻录深度相同，栅格周期相同、栅格长度相同)，以便在利用波分复用技术时，因同一复合传感器中各光纤光栅特征值相同，而使得解调设备所获得的数据来源的位置得到确定。由于波分复用技术是本领域技术人员所熟知的技术，所以此处不再做过多说明。

继续参阅图1，第二光纤组215经过铠装后贯穿第二接头12、第二密封塞4和密封结构5，并与第二密封塞4和密封结构5密封连接。换句话说，第二光纤组215通过第二密封塞4和密封结构5与第二接头12密封连接。进一步，第二光纤组215的一端与第二连接头217相连接，以便通过第二连接头217连接到外部光缆上；第二光纤组215的另一端与前述的六个光纤光栅传感器的另一端分别连接，具体地，第二光纤组215包括六根光纤，每一根光纤分别是上述光纤对应的延伸，属于相应光纤光栅传感器的另一端。

需要说明的是，前文中的术语“第一光纤组214”和“第二光纤组215”以及该两者与各光纤光栅传感器之间连接关系的描述，仅仅是为了便于描述和便于本领域技术人员理解技术方案。在实际使用中，“第一光纤组214”和“第二光纤组215”实际上是同一光纤组，换句话说，由6根光纤组成的光纤组贯穿壳体201，并且每一根光纤在壳体201内的特定部分都刻录有光栅，并因此形成光纤光栅温度传感器202、光纤光栅温度压力传感器203、第一光纤光栅压力脉动传感器204、第二光纤光栅压力脉动传感器205、第一光纤光栅流速传感器206和第二光纤光栅流速传感器207。

下面参照图2至图5，来对复合传感器2的具体结构进行详细说明。

如图2、图4和图5所示，壳体201整体上呈椭圆球状结构，以便减小对流经其的液体的阻力。此外，本领域技术人员也可以根据需要，将壳体21设置成具有流线型外表的其它任意可行的结构，例如橄榄状、鱼形等。进一步，壳体201包括第一壳体2011、第二壳体2012和连接盖2013。第一壳体2011和第二壳体2012能够分别与连接盖2013可拆卸地连接到一起，并且在装配好的状态下，连接盖2013能够密封第一壳体2011和第二壳体2012，以使第一壳体2011与连接盖2013之间能够形成一个密闭的空间，使第二壳体2012与连接盖2013之间也能够形成一个密闭的空间。

虽然图中并未示出，但是在本公开的优选实施例中，第一壳体2011、第二壳体2012和连接盖2013都是采用钛合金或铝合金冲压制成，或者本领域技术人员也可以根据需要，使第一壳体2011、第二壳体2012和连接盖2013中的至少一个采用钛合金或铝合金冲压制成。进一步，第一壳体2011上还设置有用于安装弹性片208的通孔。

如图4和图5所示，弹性片208嵌入到第一壳体2011上的通孔中，并且弹性片208的周向边缘与该通孔的侧壁密封的连接到一起，或者弹性片208与第一壳体2011以密封的形式连接到一起，并将该通孔封闭。第一光纤光栅压力脉动传感器204固定地连接到弹性片208的外侧，第二光纤光栅压力脉动传感器205固定地连接到弹性片208的内侧，并且第一光纤光栅压力脉动传感器204和第二光纤光栅压力脉动传感器205相对于弹性片208对称设置，以便第一光纤光栅压力脉动传感器204和第二光纤光栅压力脉动传感器205能够随着弹性片208的形变产生应变值相等但是方向相反的形变。

进一步，弹性片208具有良好的导热特性，例如导热硅胶片、石墨烯膜片等，通过第一光纤光栅压力脉动传感器204和第二光纤光栅压力脉动传感器205来检测液体压力的具体技术手段，本领域技术人员可以参照2013年9月份出版的《仪器仪表学报》(第39卷，第9期)的第2155页有关原理可知，这种利用反向变形差减原理，可以有效消除光纤光栅传感器关于温度和应变交叉敏感问题中的温度对应变的影响。然后在此基础上，可获得压力应变的测量值。利用膜片直接接触工作介质，可获得压力应变的测量值的变动量，从而，能够及时测量环境压力的波动。通过压力测量值在单位时间内变动情况，根据现有的计算机处理技术，能够很容易地获得，所以此处不再做过多说明。

继续参阅图4和图5，气囊2091设置在第一壳体2011中，并且气囊2091与第一壳体2011及连接盖2013之间填充弹性物质2092，用于将气囊2091封装在弹性物质2092内，形成弹性体209。前述弹性片208与气囊2091或前述弹性物质2092不相接触，从而使得前述弹性片208与前述弹性体209之间形成空腔218，空腔218内充入0.1MPa压力的氢气或氦气，并保证前述弹性片208最大变形时不触及前述弹性体209。需要进一步说明的是，空腔内充入的氢气或氦气能起到一定的背压作用，能够避免弹性片208在标准大气压时出现凹陷，同时，空腔内充入的氢气或氦气能起到一定的导热和阻尼作用，在管路内液体温度或压力出现扰动时，能够避免弹性片208与第一壳体2011之间存在的收缩率不一致的热裂或者出现弹性片208的震颤现象。

进一步，本领域技术人员还可以根据需要，前述在气囊2091与壳体201之间设有的弹性物质2092，可以是弹性填充物，该弹性填充物包括橡胶或树脂等材料。也可以在壳体201的外部设置表皮，表皮封装在壳体201和光纤外部，表皮和管道内的液体相容(表皮与液体不发生化学反应)。

继续参阅图4和图5，第一固定板212和第二固定板213分别固定到第二壳体2012中，具体地，第一固定板212通过焊接或导热粘结或通过第一固定柱(图中未标示)与第二壳体2012固定连接(例如焊接或导热粘接)，第二固定板213通过焊接或导热粘结或通过第二固定柱(图中未标示)与第一固定板212固定连接(例如焊接或导热粘接)。导热片210的一端与第一固定板212固定连接；导热片210的另一端与第二固定板213可相对移动地连接到一起，具体地，第二固定板213上设置有允许导热片210贯穿的通孔(图中未标示)，导热片210的另一端插入该通孔中，以便导热片210受热能够自由变形。优选地，导热片210是能够起到测温增敏作用的铝片，而且，铝片为弧形瓦状的纵向长条，光纤光栅温度传感器202紧贴在弧形瓦状铝片的纵向轴线中部。当然，本领域技术人员也可以根据需要，将导热片210设置成其它任意形式的结构，例如铜片、锌片等材料的平板、圆筒等结构。

导热丝211贯穿第二壳体2012的侧壁(或者贯穿连接盖2013与第二壳体2012间的缝隙与外界相通)，并且一端与导热片210固定连接，另一端伸出到第二壳体2012的外侧，以便将四通管接头1内液体的热量传递至导热片210上，进而被固定到导热片210上的光纤光栅温度传感器202检测到。其中，光纤光栅温度传感器202能够随着导热片210的纵向形变而发生纵向形变，使得光纤光栅温度传感器202能够随着导热片210的受热伸长而增大光栅的纵向形变量，从而使所述导热片210对所述光纤光栅温度传感器202起到增敏的作用，以便提高光纤光栅温度传感器202的测量灵敏度。同时，由于导热片210(其作为测温光栅增敏件)纵向变形时仅一端固定，另一端可自由移动，克服了导热片210热胀冷缩时引起的内在热应力变形对光纤光栅温度传感器202的纵向信号的干扰，提高了光纤光栅温度传感器202的检测精度。

此外，本领域技术人员也可以根据需要，使导热丝211位于第二壳体2012内部的一端与第一固定板212固定连接，以使导热丝211先将外界环境中的热量传递给第一固定板212，然后再由第一固定板212将热量传递给导热片210。

虽然图中并未示出，但是第二壳体2012内还填充有导热硅油，导热硅油的体积在第二壳体2012内空间体积的1/2至4/5之间，以便导热硅油也能够可靠地将四通管接头1内液体的热量传递至导热片210上，并保证不因过量的导热硅油的膨胀或外部压力的传导作用，造成对光纤光栅温度传感器202中的光栅产生额外压应变的的作用。本领域技术人员能够理解的是，淹没导热片210的导热硅油增强了导热片210受热的均匀性以及与壳体201间传导热的快速性。

继续参阅图4和图5，光纤光栅温度压力传感器203固定地安装到第二壳体2012的侧壁的外侧(优选地，放置在与弹性片208对称的正下方，垂直与流体流速方向，保证压力和压力波动检测值可以相互参照，不受流体动压的影响)，第一光纤光栅流速传感器206和第二光纤光栅流速传感器207相对于壳体201的长轴线对称地设置在连接盖2013的圆周面上(优选地，第一光纤光栅流速传感器206和第二光纤光栅流速传感器207两传感器所在平面，与流体流速方向平行)。

虽然图中并未明确示出，但是第一光纤光栅流速传感器206和第二光纤光栅流速传感器207是参数相同的光纤光栅传感器，以便在外界环境(压力或温度)相同时，第一光纤光栅流速传感器206和第二光纤光栅流速传感器207所检测到的数据能够相互差减，而差减数值就可对应流体的流速，同时，也可根据差减数值正负关系，测量流向；同时，也可根据差减数值随时间的变动量，测量流速的波动情况。

下面结合图1、图4和图5,来对复合传感器2工作原理进行简单说明。

在四通管接头3中通入了流动的液体时，导热丝211能够将液体的热量传递给导热片210，从而使导热片210上粘贴的光纤光栅温度传感器202能够随着导热片210的受热伸长而增大光栅的纵向形变量，使导热片210对光纤光栅温度传感器202起到增敏的作用，从而使光纤光栅温度传感器202获得温度数值和温度增敏精度。具体的，通过计算此时光纤光栅温度传感器202引起的光波变化，来获取四通管接头3中液体的精确温度。避免了壳体外环境压力对光纤光栅温度传感器202检测结果的交叉影响。

同时，四通管接头3中液体温度和压力的变化也会引起光纤光栅温度压力传感器203的形变，进而可以根据此时光纤光栅温度压力传感器203引起的光波相关参数的变化(例如：光栅透射光或反射光的特征波长中心偏移量，或斯托克斯参量的变化)，来获取四通管接头3中液体的温度或压力的综合数据。然后，通过将光纤光栅温度压力传感器203与光纤光栅温度传感器202各自检测到数据进行比对，根据标定时预存的对应数据组来获得四通管接头1中液体的压力。避免了现有技术中单独通过光纤光栅压力传感器用光栅中心波长漂移量测量液体的压力时受液体的温度的交叉影响，进而导致压力检测数值提取困难的情形。

同时，由于第一光纤光栅流速传感器206和第二光纤光栅流速传感器207同时处于四通管接头3中液体压力和温度共同作用的环境中，且其光栅特征值相同，此时根据第一光纤光栅流速传感器206和第二光纤光栅流速传感器207引起的特征光波信号变化的差值，不受外界环境压力或温度的影响，从而，根据第一光纤光栅流速传感器206和第二光纤光栅流速传感器207检测的特征光信号的综合数据(包含压力和温度信号的数值)的差值来计算四通管接头3中液体的流速，有辅助的计算机系统对流速随时间的变化情况，可以计算出流速波动情况，并且，可以根据差减数据正负关系，确定液体的流向。

同时，四通管接头3中流动的液体有可能会发生脉动(压力时刻变化)，并因此引起弹性片208发生形变的周期变化，从而导致第一光纤光栅压力脉动传感器204和第二光纤光栅压力脉动传感器205被迫发生周期的形变，然后根据此时第一光纤光栅压力脉动传感器204和第二光纤光栅压力脉动传感器205引起的特征光波信号的周期变化，分别获取第一光纤光栅压力脉动传感器204和第二光纤光栅压力脉动传感器205检测液体实时的压力脉动变化。本领域技术人员能够理解的是，设置在弹性片208两侧的第一光纤光栅压力脉动传感器204和第二光纤光栅压力脉动传感器205也能够起到消除温度对压力检测的交叉影响。具体地，弹性片208能够起到导热的作用，因此第一光纤光栅压力脉动传感器204和第二光纤光栅压力脉动传感器205检测的数值的差值，即为壳体201外侧的液体压力值(具体请参加参照2013年9月份出版的《仪器仪表学报》(第39卷，第9期)的第2155页有关原理可知，这种利用反向变形差减原理，可以有效消除光纤光栅传感器关于温度和应变交叉敏感问题，进而可获得不受温度影响的压力测量值。)。然后在此基础上，利用膜片直接(或通过表皮间接)接触工作介质，能够及时测量环境压力测量值波动的原理，可以确定该压力值随时间变动量即为压力脉动。

当然，本领域技术人员也可以根据需要，也可以直接通过第一光纤光栅压力脉动传感器204检测的数据与第二光纤光栅压力脉动传感器205检测的数据之间的差值的变动量来精准地检测外界液体压力的波动。

此外，在实际使用过程中，本领域技术人员还可以根据需要，将多个复合传感器2串联到一起使用，使每一个复合传感器2分别检测液体管路内多个位置处的参数。需要说明的是，为了使串联到一起的多个复合传感器2彼此之间的测量数据不会发生影响，需要把多个复合传感器2之间的光栅的特征值设置为不同。具体地，将串联到一起的多个光纤光栅传感器之间的光栅的特征值设置为不同，以便串联到一起的多个光纤光栅传感器中的每一个复合传感器都对应不同的特征光栅，每一个串联的复合传感器对应的各个传感器(光纤光栅温度传感器、光纤光栅温度压力传感器、光纤光栅压力脉动传感器、第一光纤光栅流速传感器和第二光纤光栅流速传感器)分别对应，具体的，就是光纤光栅温度传感器串接光纤光栅温度传感器、光纤光栅温度压力传感器串接光纤光栅温度压力传感器、光纤光栅压力脉动传感器串接光纤光栅压力脉动传感器(弹性片外侧的对应外侧，内侧对应内侧)、第一光纤光栅流速传感器串接第一光纤光栅流速传感器、和第二光纤光栅流速传感器串第二光纤光栅流速传感器接，以便查对方便。进一步，为了方便数据的采集，本领域技术人员还可以根据需要，使每一个复合传感器2上的多个光纤光栅传感器的光栅的特征值相同。

至此，已经结合前文的多个实施例描述了本公开的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本公开的保护范围并不仅限于这些具体实施例。在不偏离本公开技术原理的前提下，本领域技术人员可以对上述各个实施例中的技术方案进行拆分和组合，也可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，凡在本公开的技术构思和/或技术原理之内所做的任何更改、等同替换、改进等都将落入本公开的保护范围之内。