随着科技的发展,在超精密加工、生物医学工程以及集成电路的制造与检测等领域都迫切需要控制灵活、低成本、大位移的微位移驱动系统。因此,本文研究了一套压电微位移驱动系统,完成曲臂菱形压电驱动器、大容性负载压电陶瓷驱动电源以及输出位移检测装置的研制,并对压电微位移驱动系统开展了相关实验测试。为了增大压电微位移驱动系统输出位移范围,采用菱形位移放大机构。改进了菱形放大机构结构形式,采用菱形臂上下两侧取不同曲率半径的结构。有限元仿真结果表明,改进后的曲臂菱形放大机构的一阶固有频率为243.6 Hz,提高了菱形放大机构的工作频率。利用曲臂应变,设计了一种菱形放大机构输出位移检测方案,仿真分析了曲臂应变和输出位移的关系。选择BF1K-3AA型应变片,设计并制作了位移检测电路。完成了菱形放大机构输出位移检测装置标定实验,输出位移测量不确定度为1.193μm。针对大容性负载驱动,设计并实现了以线性功率放大器为核心的压电陶瓷驱动电源。分析了线性放大电路的稳定性,采用隔离电阻法以提高其稳定性。为满足驱动电源电路的供电需求,设计了基于反激拓扑的直流电源。实验证明该驱动电源最大容性负载为40μF,最大输出电压为110 V,最高频率为50 Hz,最大输出电流为483 m A。开展了曲臂菱形压电驱动器的静态特性和动态特性相关实验。实验结果表明,曲臂菱形压电驱动器最大位移输出为131.04μm,开环最大非线性误差为10.28%,动态响应频率优于30 Hz。