在油浸式电力变压器内部出现早期故障或新故障形成过程中,绝缘材料会因分解而产生小分子特征气体,新生成的小分子气体将不断溶解在油中。而乙炔是众多特征气体中最常用于变压器运行状态评价的关键特征气体之一。因此,油中溶解乙炔检测是油浸式电力变压器状态评估的重要方法。光学传感因具有绝缘性能好、抗电磁干扰能力强、检测性能优异等优势,逐渐成为研究热点所在。但现有变压器油中溶解乙炔光学检测技术仍存在气室体积较大且结构复杂、多种特征气体交叉敏感、灵敏度不足、易受震动或噪声影响、过度依赖油气分离等问题。为此,本文采用新型光学技术开展油中溶解乙炔的直接检测,有效地解决了上述问题,主要研究工作和获得的结论有:1)为解决现有气体检测过程必须进行油气分离且检测周期长的问题,本文首次提出了油芯光子晶体光纤（OC-PCF）光学探针。为实现激光在变压器油中的低损耗传输,设计了低损耗OC-PCF制备方案。该方案通过光纤熔接的方法将光子晶体光纤端面空气孔熔融封闭,同时基于聚焦离子束技术沿光纤轴向方向加工微米尺寸微通道,使变压器油仅可以通过微通道进出中央芯区和微通道贯穿的包层少量空气孔。基于OC-PCF内模场分布仿真计算结果以及光传输性能实验测试结果,证明了激光可以始终被限制在油芯内传播,从而将光束半径被有效束缚在μm量级,保证了激光与OC-PCF中央芯区内油样的高效接触,解决了油中光束发散严重导致的无法光学直接测量问题。由于OC-PCF具有良好的绝缘特性以及优异的抗强电磁干扰能力,可以直接内置于变压器油箱中,为变压器油中溶解乙炔的原位直接检测奠定了基础。2)为提高变压器油中溶解乙炔直接检测准确度,分析了 OC-PCF油芯内光热效应与自由气相空间内光热效应的异同,推导了 OC-PCF内温升时空分布情况,在此基础上,在此基础上提出了基于光热光谱技术的油中溶解乙炔直接检测方案。根据OC-PCF油芯内部模场分布情况,掌握了 OC-PCF内油环境中温升分布情况,明确了影响光热效应效率的关键参数。为实现光热效应宏观表征的准确测量,建立了基于Mach-Zehnder干涉结构的光学探针,将对微小温升的检测转化为对探测光相位调制信息的检测。为提高检测灵敏度,分析了环境噪声以及散粒噪声对监测精度的影响,引入了基于外差干涉的降噪方法。为实现油中痕量乙炔的高灵敏度检测,提出了基于光纤环腔的增敏结构,通过对油中痕量乙炔进行检测验证了增敏方案的可行性,结果表明引入光纤环腔后检测信噪比大幅提高190%。3)为解决变压器运行现场环境干扰严重问题,本文提出双泵浦光波长差分降噪法。双泵浦光波长差分法可以反映仅由光热效应诱发的相位调制情况,消除了包括变压器本体振动、环境噪声等低频干扰以及可能存在的局放超声等高频干扰对检测结果的影响。引入双泵浦光波长差分降噪法后,额外施加干扰信号时的检测结果与单波长未施加干扰时结果仅偏差2.66%。本文利用溶解有不同浓度乙炔的变压器油样对全光纤光热干涉油中溶解乙炔探针检测性能进行了测试,结果表明:响应时间约为70分钟且与气体浓度无关;乙炔检测下限低至1.40 ppm,与气相色谱仪检测结果最大偏差不超过±4ppm;不存在其他特征气体间的交叉敏感问题。通过实验室制备劣化油样,实验验证了所研制光学探针具有高实时性、高灵敏度和低分散性等优点,能够满足实际电力变压器油中溶解乙炔传感的需求,具有良好应用前景。