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加固计算机的类型及原理
- 2019-04-01-

        加固计算机(ruggedized computer),是为适应各种恶劣环境,在计算机设计时,对影响计算机性能的各种因素,如系统结构、电气特性和机械物理结构等,采取相应保证措施的计算机,又称抗恶劣环境计算机。其特点是:具有强的环境适应性、高可靠性和高可维性;较强的实时处理能力;系列化、标准化和模块化;专用软件的开发是其应用的关键。


        常按应用环境的不同分为军用普通型、初级加固型、加固型和全加固型4种。


  ①军用普通型:它对计算机高低温、温度冲击及湿热有较低的要求,目前的大多品牌商用计算机都能达到。主要适应两类环境:地面固定有空调机房环境及地面固定无空调机房环境。


  ②初级加固型:又称通用加固计算机,它对计算机高低温、温度冲击、湿热、振动冲击、跌落及运输都有要求,目前市场上有部份工控机可以达到要求,或是对工控机结构稍做加固处理即可。主要适应两类环境:车载有空调环境及舰载有空调舱室环境。


  ③加固型:因此类计算机多用于室外环境,所以除了初级加固型的要求外,还增加了外壳防护、霉菌及盐霉要求,甚到有的还有压力、噪音等要求。其应用环境相当严酷,计算机从元器件开始就要选用工业级甚至军工级。此类计算机造价昂贵,多为专用型加固计算机。主要适应五类环境:车载无空调、舰载无空调舱室、舰载有掩蔽舱外、潜艇及机载可控环境。


  ④全加固型:它是从计算机的体系结构和满足各种抗恶劣环境要求出发,严格按照一系列军用标准要求设计制造的,并且要得到指定机构的检验与认可。造价比军用普通型计算机高很多。可适用于各种最恶劣的军事野战环境,可以在野外、车载、舰载、机载、水下和空中发射等环境中使用。设计的基本目标是全面满足军用规范与标准。


  加固技术与加固原理 在不同环境条件下采用下列不同加固技术与原理:


  ①恶劣气候环境。如风、雨、雪、冰、霜、雾、高温 、低温、潮湿、干热、砂尘、高低气压、盐雾、工业大气和烟尘等,主要采用各种热设计技术、金属防护技术和隔离密封技术等。


  ②恶劣力学环境,如冲击、振动、跌落、摇摆、颠振 、应力和噪声等,主要采用抗振动和抗冲击设计技术等。


  ③恶劣电磁环境,如强磁场、强电磁脉冲、雷电、静电和火花,主要采用电磁兼容设计和接地技术等。


  ④恶劣的生物环境。如霉菌和昆虫等,主要采用有效的涂覆和防护技术等。


  ⑤防信息泄漏计算机。通常采用两种方法,即包容法和抑源法。包容法是将计算机整体屏蔽起来,并在电源线和信号线上使用滤波器,抑制计算机通过空间和有关通道向外辐射发射和传导发射信息。抑源法是在设计电路和印制电路板时,就充分考虑对泄密信息的控制,防止其辐射。两种方法各有特点,应用于不同情况,有时两者结合使用。包容法设计简单,造价低,但效果不及后者,特别是屏蔽材料随时间增长会老化失效,从而降低屏蔽效果。抑源法成本较高,但效果好。


  ⑥辐射环境。主要采用抗辐射加固技术。首先了解辐射环境和辐射效应损伤机理;其次,根据抗辐射指标和电子系统所要求完成的性能要求制定失效判据;最后,按照合理的安全系数进行加固设计。从器件生产、电路设计到组装成计算机系统,每个环节都可加固,但元器件加固是整个加固工作的基础。


  ⑦恶劣气侯环境。为了在恶劣的气侯环境下使用计算机,有时还应考虑到在较低温度或较高温度运行的需要,此时,加固计算机必须采用宽温的主板,必要时在主板和每一个附加卡(如网卡、显卡、视频采集卡等)上加装散热铝板以在高温时散热,或加装加热膜及温控开关,在应用环境低于一定温度时温控开关启动,通过加热膜加热的方式提高加固计算机内的温度至可工作的温度。