當發生局部放電時,放電區域中的分子運動加劇,產生劇烈的撞擊,從而在宏觀上產生了一種壓力,引起機械振動,即產生聲波。由于放電是一系列的脈沖形式,產生的壓力也是脈沖形式的,它含有各種頻率的分量,因此產生的聲波頻帶很寬。我們把頻率高于20kHz聲波稱為超聲波,超聲波由于它方向性好,穿透能力強,傳播距離遠,易于獲得較集中的聲能而通常作為檢測聲波。
固體介質在局放形成電樹枝的過程中,時而會發生微弱的爆炸,爆炸也會產生聲波。在液體材料中,放電往往是發生在液體含有氣泡時,氣泡在放電時會發生爆炸,也可能擾動液體而使氣泡在介質中移動,這些都會造成一定的壓力而引起震動,產生聲波。局部放電產生的聲信號很微弱,產生聲波的能量與總放電能量之比,一般認為小于1%。這種聲能的轉化率,還受媒質和放電情況的影響,在不同的介質和不同的放電狀態下是不同的。
電極不對稱、介質不均勻、絕緣體中含有氣泡或者水分等多方面的原因會引起局部放電,局部放電的形式也多種多樣,局部放電過程是一個比較復雜的物理過程。當發生局部放電時,氣泡將會受到一個脈沖電場力的作用,為了直觀的分析局部放電產生超聲波的過程,利用電一力一聲類比的方法,以最常見的氣泡放電為例來分析局部放電產生超聲波的原理和過程。
電磁振蕩、力學振動和聲振動作為不同的物理現象,一方面都有它們各自的研究對象,構成了他們的特殊性;另一方面,他們雖然屬于不同的領域,表面上似乎互不關聯,但仔細研究他們的規律時,在數學上往往都歸結為相同形式的微分方程。幾種參數用常微分方程,分布參數系統用偏微分方程。既然電磁振蕩、力學振動和聲振動存在著某些共同的規律,因此,在處理這些問題的方法上可以相互借用。
在研究傳感器等這些電、力、聲問題時,同時考慮電、力、聲的振動,這時應用電一力一聲類比方法將更顯示出它的優越性。一般情況下,局部放電發生在小范圍內,放電的空間很小,因此采用集中參數系統,這樣系統的唯一變量是時間。