随着电力、机械等设备的大规模应用,在日常的设备维护过程中,常常需要采集微弱信号来判断设备的运行状态,因此微弱信号检测成为了各领域内重点研究工作。由于传统微弱信号检测方法效率低下且信噪比门限偏高,同时混沌理论研究与微弱信号检测相结合得到了重点关注,本文利用混沌系统对小信号的敏感性和良好的抗噪性,研究混沌系统对微弱信号的检测并应用于电力设备的局部放电信号检测领域。首先,通过动力学行为分析,验证了新型混沌系统具有丰富的动力学特性,阐述了该系统检测微弱正弦信号的工作原理并分类讨论了出现漏检的几种可能。通过与Duffing系统、耦合Duffing系统对比,表明了新型混沌系统在抗噪性方面的优势。分别在高斯白噪声和色噪声条件下进行检测实验,发现新型混沌系统具有非常低的信噪比门限。通过提高临界阈值精度来扩展单个系统识别待测信号的相位差范围,进一步减少了检测模型中混沌系统的使用数量,再通过尺度变换与混沌系统阵列结合算法和移相操作实现了待测信号的识别和特征参数的估计。针对常用的系统状态判别法的局限性,提出了具备普适性和实时性的改进相态判别方法。此方法原理简单,不受过渡过程的影响,能够识别间歇混沌状态。同时还设计了新型混沌系统和改进相态判别方法的仿真电路,实现了自动化判别系统状态的功能,并达到纳伏级正弦信号的精准检测。其次,提出了双重耦合Van der pol-Duffing系统并分析其动力学特性,论述了利用瞬态失同步现象检测微弱脉冲信号的工作原理,研究分别在缺少恢复力耦合项和阻尼力耦合项时的检测效果。通过调节双重耦合系统在不同状态下进行检测,发现双重耦合系统可以在任意系统状态下检测微弱脉冲信号。提出脉冲同步差值、输出噪声方差和修正时间比率三大指标来对比双重耦合系统在不同状态下的检测能力。随后统计了在不同信噪比条件下几类耦合系统的检测概率。仿真实验验证了该系统具有良好的抗噪性,在准周期态和周期态下检测效果显著,能够准确实时地检测正负交替的脉冲信号,克服了耦合Duffing系统双向振荡和依赖系统状态的缺陷,可以实现比几种基于Duffing系统的检测模型更低的信噪比检测。最后,研究局部放电信号检测并引入混沌理论。利用新型混沌系统检测衰减振荡形式的局部放电信号,采用双重耦合Van der pol-Duffing系统检测衰减形式的局部放电信号,为电力系统的微弱信号检测或故障识别提供新的思路。