长期的局部放电是高压电力设备发生故障的主要因素之一。因此,对高压电力设备的局部放电进行检测,并在故障发生前对设备进行维修,能有效减小突发故障带来的经济损失。由于高压电力设备中存在高电压和强磁场等环境因素,对于局部放电的检测,可采用检测局部放电时产生的超声波信号进行判断。而传统的压电式超声波传感器受环境因素限制,不能放在变压器内部检测。采用光纤超声波传感器具有抗强磁场、耐高压和耐腐蚀等特点,能够适应这种环境。本文根据法布里-珀罗多光束干涉原理,研制了光纤法珀(Fabry-Perot,FP)腔超声波传感器,并利用常用的光纤FP腔超声波传感器耦合膜片材料进行分析和对比。同时,利用不同材料加工成耦合膜片,并制备光纤FP腔超声波传感器和建立了光纤超声波传感器解调系统。此外,对解调系统进行深入研究与分析,提高检测系统性能,并使用传感器与解调系统对超声波信号进行采集与分析,证明光纤FP腔超声波传感器与解调系统工作的可靠性能。主要研究内容如下:(1)研究了FP腔光纤传感器的工作原理及结构,设计了光纤FP腔超声波传感器,并使用ANSYS仿真软件对常用的膜片材料石英玻璃、光学玻璃和单晶硅(100)材料进行对比分析,获得了不同膜片材料的半径与固有频率、半经与静态灵敏度的关系。同时,对选取的材料进行膜片结构参数的优化仿真,并用不同材料制备的膜片制备了光纤FP腔超声波传感器。(2)针对光纤超声波传感器将超声波信号转化为对应变化的光信号,研制了光纤超声波解调系统。利用分布式反馈激光器(Distributed Feedback Laser,DFB)输出窄带光束,通过光纤超声波传感器对光源信号进行调制,并返回调制光信号。设计了光纤超声波传感器解调系统,研制了光电转换电路、运算放大电路、A/D采集电路和滤波电路。通过解调系统对调制信号进行解调,并将模拟信号转变为数字信号,通过主控芯片与上位机的通信与数据传输,将采集的数据传输至上位机,并在上位机软件完成数据的存储和显示。(3)利用固定频率的超声波信号源,使用压电式超声波传感器与石英玻璃材料的光纤FP腔超声波传感器在同一位置,对同一信号源进行测量,验证制备的光纤超声波传感器检测功能准确性。再利用不同材料的膜片制备光纤FP腔超声波传感器,并对高压放电产生的超声波进行检测,再将不同材料膜片的光纤超声波传感器检测数据进行对比,研究了材料对传感器灵敏度和固有频率的影响,以及不同材料制备的膜片响应特性。