原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)在三维形貌检测、纳米材料加工、生物特性检测等物理、化学、生物领域得到了广泛的应用,是目前灵敏度最高,检测精度最高的三维形貌检测仪器。然而,原子力显微镜在三维扫描过程中,由于压电陶瓷迟滞等特性导致的扫描点定位不准确,严重影响了扫描图像的质量,限制了原子力显微镜的性能。本文根据实验现象提出正弦函数与线性函数相结合的迟滞模型,并使用AFM扫描的图像来求解模型参数,建立的迟滞模型可嵌入到AFM扫描程序,实现三维扫描过程迟滞实时校正。论文完成的主要工作以及成果总结如下:(1)研究分析了压电陶瓷的迟滞特性,基于实验现象,建立了基于正弦函数与线性函数的迟滞模型,能够有效的补偿迟滞误差;(2)根据压电陶瓷在AFM三维扫描过程中工作方式,推导了迟滞模型在扫描图像中的表达形式,并提出使用正向扫描图像与反向扫描图像进行特征点匹配求取模型参数的方法。使用求解的迟滞模型直接校正扫描图像的迟滞取得了很好的效果;(3)对现有的原子力显微镜硬件系统进行改造,搭建了硬件PID反馈控制电路,有效地提高了扫描速度;(4)在改造的原子力显微镜实验平台上,实现了基于所提迟滞模型的实时迟滞校正,并进行了相关实验测试。实验表明,不同扫描频率、扫描范围下AFM扫描图像的迟滞均能被减小90%以上,基于此模型也可以很方便的实现了迟滞的实时校正。此模型可在不改动硬件的情况下集成到商业AFM中,具有较好的应用价值。