为解决超声波法检测电力设备局部放电灵敏度低问题，提出一种采用石英膜片的全电介质结构的光纤法-珀超声传感器设计方法。为获得适于局放检测频响特性的法-珀传感器，根据弹性力学原理分析法-珀传感器固有频率随膜片尺寸参数变化规律，利用ANSYS有限元仿真方法设计3种不同结构尺寸的法-珀传感器。在绝缘油箱中采用信号发生器驱动压电陶瓷传感器发射50 kHz~250 kHz超声波，获得F-P传感器的幅频特性曲线。F-P1~F-P3对板-板电极局放声信号检测实验表明，设计传感器一阶固有频率在150 kHz处可有效检测局放，且相同固有频率下F-P传感器灵敏度随膜片厚度减小而显著提高。相同结构参数下腔长为130 μm和100 μm的F-P传感器检测灵敏度前者是后者的2.47倍，实验结果表明增加F-P腔长可提高传感器局放检测灵敏度。