局部放电是造成高压电气设备最终发生绝缘击穿的重要原因。对局部放电进行在线监测,并及时排除可能发生的故障,对保障人民生活生产用电具有重要的意义。本文针对光纤传感技术用于局部放电超声波测量领域做了深入研究。详细介绍了常用的局部放电监测方法及用于超声波监测的光纤传感技术研究现状。全方位探讨了悬臂梁结构超声波传感器尺寸参数对测量灵敏度与固有频率的影响,并对不同膜片材料对灵敏度的影响进行分析,明确了悬臂梁的材料与尺寸参数。利用有限元分析软件对传感器进行物理特性仿真,为超声波传感器设计制作提供理论依据。为了提高光纤超声传感器的检测性能,本文设计了一种基于法布里-珀罗(F-P)干涉原理的悬臂梁超声传感器。用激光在不锈钢膜片上雕刻出一边固定三边悬空的矩形悬臂梁,悬臂梁膜片与光纤端面结合,构成F-P干涉结构。在一定声压下,悬臂梁自由端振动位移比普通膜片中心振动位移高两个数量级以上,具有灵敏度高、动态范围大等优势。使用干涉-强度型解调方案,搭配波长循环解调稳定静态工作点原理,搭建了一套包括DFB激光器、耦合器、传感器、数据采集卡等在内的光纤悬臂梁超声传感器解调系统,并进行了以下实验:(1)在解调系统低频信号测试下,光纤悬臂梁声波传感器的声压响应为1.28 mV/Pa,并借由电压灵敏度推算出光纤悬臂梁声波传感器灵敏度为1572nm/Pa。相同条件下信噪比电容式声波传感器低2dB;在解调系统的高频测试下,向制作的中心频率为40kHz的传感器输入40kHz的超声波,在一定声压下得到传感器信噪比约为70dB;(2)在水中悬浮与贴于外壁的对比实验中,结果显示水中悬浮测试的方法灵敏度与信噪比均高于传感器贴于外壁的测试方法。(3)在光纤悬臂梁超声传感解调系统的稳定性测试中,通过对一定时间内Q点输出电压和输入到激光器的电压数据进行记录与处理,实验结果显示两项指标相对标准差在5%以内,表明解调系统具有一定的稳定性。以上实验表明,本文所制作的光纤悬臂梁超声传感器有望用于电力设备局部放电超声波的监测当中。