局部放电是造成电力设备绝缘故障的主要原因,因此有必要对变压器的局部放电进行实时在线检测,确保电力系统安全稳定运行。非本征光纤法布里-珀罗（EFPI）传感器相对于传统声学传感器具有结构简单、体积小、抗干扰能力强等优点,因此其在局部放电超声波信号探测领域中具有着广阔的应用前景。首先,本文为解决当前EFPI传感器灵敏度低的问题,设计出一款光纤悬臂梁式EFPI超声传感器,理论推导了悬臂梁膜片的静压灵敏度和固有频率。依据局部放电过程中超声波的分布规律,选用厚度为50μm的304不锈钢制作了静压灵敏度为1.22×10-7m/Pa、固有频率在40kHz以及静压灵敏度为5.04×10-8m/Pa、固有频率在70kHz的悬臂梁膜片。通过有限元仿真分析传感器的幅频响应特性,结果表明悬臂梁结构能够有效地提高传感器灵敏度,针对传感器的实际应用展开了研究,分析了变压器局放超声信号的传播规律,并提出了传感器的封装结构。其次,建立以DFB激光器为光源的EFPI传感器强度解调系统,通过模糊PID控制的波长循环调谐算法实现了静态工作点的稳定,介绍了解调系统相关硬件电路设计,并利用LabVIEW进行上位机软件开发,实现解调算法和信号处理。对解调系统进行连续性测试,记录实时静态工作点电压,与静态工作点电压设定值进行比较,实验表明,两者之间的偏差不超过设定值的5%,因此该解调系统工作时,静态工作点能够保持稳定。最后,本文对光纤超声EFPI传感器进行实验测试。研究了传感器的幅频特性、信噪比、距离响应特性、方向性以及线性响应度,实验表明,传感器整体性能良好。在一定声压的40kHz超声波信号作用下,固有频率为40kHz的传感器信噪比为64dB;在一定声压的70kHz超声波信号作用下,固有频率为70kHz的传感器信噪比为56dB。通过在模拟变压器油箱中放置超声波声源,模拟局部放电超声信号的产生,利用传感器进行外壁贴合以及液体悬浮实验,实验表明,传感器在不同的测试场景下均能对模拟超声信号进行有效识别。利用直流高压脉冲模块以及马克思发生器、缺陷电极,模拟电力设备局部放电场景,利用光纤超声EFPI传感器进行外壁贴合测试以及内置测试,绝大多数情况下,传感器能检测到位于其固有频率处的局部放电超声信号。