电力系统中的局部放电现象会对其造成绝缘损伤，长期的局部放电有极大的安全隐患。为了保证电力电网的安全稳定运行，需要对局部放电进行在线监测并准确定位。以脉冲电流法、超高频检测法为代表的传统局部放电检测法往往系统搭建复杂，价格昂贵，有的还需在停电的条件下对设备进行维护，无疑增加了不必要的麻烦与经济损失。光纤传感器凭借其灵敏度高、结构紧凑、价格便宜、抗电磁干扰能力强等优点，受到越来越多的关注。本文结合光纤传感器的优点，设计了一种基于金膜的外腔式法布里珀罗干涉仪(External Fabry-Perot Interferometer, EFPI)结构的超声传感器，对超声信号、局部放电信号的检测以及定位开展研究，主要研究内容如下：
　　(1)在电学与光学两方面对局部放电所产生超声的检测做了理论分析。电学方面分析了局部放电超声的产生原理以及特性；光学方面推导了FPI原理，分析了低精细度FPI的反射光谱，并详细分析了薄膜的两种受迫振动模型——“膜振动模型”与“板振动模型”，针对薄膜的声波响应灵敏度进行了仿真，探究了灵敏度受薄膜材料、厚度以及尺寸的影响。
　　(2)提出了一种基于金膜的EFPI超声传感结构，详细介绍了传感膜片的制备与转移以及传感器的封装方法，并搭建超声传感系统进行测试，可计算出传感器的相位灵敏度以及最小可探测声压。实验分别在空气与变压器油中进行了超声传感实验，模拟的环境分别是GIS设备与电力变压器设备。该传感器对30kHz超声信号与80kHz超声信号响应的相位灵敏度分别为1.31rad/Pa(-117.68dBre1rad/μPa)与1.05rad/Pa(-119.55dBre1rad/μPa)，最小可探测声压分别为8.98μPa/Hz1/2@30kHz与6.42μPa/Hz1/2@80kHz，与本课题组之前工作中所得到的结果相比都有了很大的提高，其灵敏度在整个测量频段响应基本平坦，只有在谐振频率附近的极小范围内存在响应峰值，这一点与理论分析相符合。同时该传感方案制备简易、成本低廉、易于实现、灵敏度高且噪声性能好。
　　(3)搭建了针-板模拟局部放电系统，并对所制备的超声传感器局部放电测量性能进行了测试。针对放电的三个阶段——电晕放电、电火花放电和电弧放电中所产生的超声特性进行了分析，主要分析对象为脉冲重复频率、超声信号频率、时域信号幅值和频域中频率分量的幅值等，研究其随电极两端所施加电压的变化关系，证明了该传感器能够定性分析局部放电的强弱。另外，该传感器的方向不敏感性在局部放电定位中可以得到应用，本文在对传统的TODA(Time of Difference Arrival)定位法进行仿真后，提出了新的幅值比例定位法，对该方法进行了模拟仿真及实验研究，证明了四个传感器组成的阵列可以还原局部放电源的位置。