在近代尖端工业生产和科学研究领域中，高精度和高分辨率的精密微位移系统占有极其重要的地位。本文深入探讨了国内外微位移机构的研究现状以及微纳测试领域常用的一些压电扫描系统的应用范围和优缺点，选择及研究了一种能够广泛用于微纳检测的紧凑的“L”形精密二维扫描系统，分析了该扫描结构可能产生的运动耦合误差，并选择了一个合适的机构以消除或降低此误差。通过对工作状态下的二维扫描器进行在线检测的泰曼-格林系统，建立了压电微位移扫描器的空间微位移的数学模型，分别对面锡式电极和铜片式电极压电叠堆进行了空间位移误差分析以及对扫描的影响；通过大量的数据图像处理，分析揭示了面锡式电极压电叠堆在生长时会产生较大的空间偏转，会对二维扫描的精度产生严重的影响，而铜片式电极的空间偏转较小。此项空间偏转也揭示了点接触式测量方式的不足和对精密扫描的影响；分析了压电叠堆非线性特性对二维扫描的影响，对非线性影响下的二维扫描结果进行了软件仿真；并建立了对非线性进行开环校正的软件，其控制程序简便，能使驱动器响应迅速。设计及研制了新颖集成式高精度二维压电扫描器的的驱动电源。驱动电源使用集成高压功率放大器芯片PA241，可以输出0-200V间的直流高压，输出电压的线性度好，响应迅速，设计分辨率可达到50mV；将二维压电扫描器成功的应用于原子力显微镜中，对一氟化铝样品表面进行扫描检测，获得了材料表面的纳米量级轮廓，可以观察出分子团的边界，同时对样品的同一区域不同时间的测试结果也显示该二维扫描器具有较好的重复性。