一、加固計算機(ruggedized computer),是為適應各種惡劣環(huán)境,在計算機設計時,對影響計算機性能的各種因素,如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電氣特性和機械物理結(jié)構(gòu)等,采取相應保證措施的計算機,又稱抗惡劣環(huán)境計算機。其特點是:具有強的環(huán)境適應性、高可靠性和高可維性;較強的實時處理能力;系列化、標準化和模塊化;專用軟件的開發(fā)是其應用的關鍵。
常按應用環(huán)境的不同分為軍用普通型、初級加固型、加固型和全加固型4種。
(1)軍用通用型:它對計算機的高溫、溫度沖擊和濕熱的要求較低,可以達到大多數(shù)現(xiàn)有的品牌商用計算機。它主要用于兩種環(huán)境:地面是固定的空調(diào)房,地面是固定的,沒有空調(diào)的環(huán)境。
(2)主要強化類型:亦稱一般增強計算機,它對計算機的高低溫、溫度沖擊、濕熱、振動、跌落、運輸?shù)纫螅壳笆袌錾鲜枪I(yè)計算機的一部分,可滿足要求,或強化后的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。它主要適應兩種環(huán)境:空調(diào)環(huán)境和空調(diào)艙室環(huán)境。
(3)強化類型:因此,在室外環(huán)境中使用的計算機,除了粗獷的主要要求外,還增加了外殼保護、模具和鹽模要求,甚至是一些壓力、噪音和其他要求。它的應用環(huán)境相當嚴重,計算機將從組件的開始選擇工業(yè)甚至軍事級別。這種電腦的建造成本很高,而且他們更致力于加強電腦。它主要適應五種環(huán)境:無空調(diào)的車輛,無空調(diào)艙室的船舶,船舶有防護室、潛艇和機載控制環(huán)境。
(4)粗獷:是計算機建筑,符合各種抗壞環(huán)境的要求,嚴格按照設計和制造的要求進行一系列軍事標準,并得到指定的機構(gòu)檢驗和批準。成本遠遠高于軍事傳統(tǒng)計算機。它可以用于最惡劣的軍事現(xiàn)場環(huán)境,可以用于戰(zhàn)場、車載、艦載、機載、水下和空中發(fā)射。設計的基本目標是達到軍事規(guī)范和標準。
二、原理
在不同的環(huán)境條件下采用了加固技術和加固原理:
(1)惡劣的天氣條件。風、雨、雪、冰、霜、霧、高溫、低溫、濕熱、沙塵、高、低壓、鹽霧、工業(yè)大氣、煙等,主要用于各種熱設計技術、金屬保護技術和隔離密封技術等。
(2)嚴重的機械環(huán)境,如沖擊、振動、跌落、搖擺、沖擊、應力、噪聲等,主要采用抗振和沖擊設計技術。
(3)強磁場、強電磁脈沖、雷電、靜電、火花等惡劣電磁環(huán)境主要采用電磁兼容設計和接地技術。
(4)有害生物的環(huán)境。如模具和昆蟲,主要使用有效的涂料和保護技術。
(5)信息泄漏的計算機。兩種方法常用,即包含和抑制。包含方法是將計算機整體屏蔽,在電源線和信號線上使用濾波器,通過空間和相關通道抑制計算機的傳輸和傳輸信息。抑制方法是設計電路和印刷電路板,對泄漏信息的控制被充分考慮以防止其輻射。這兩種方法都有各自的特點,適用于不同的場合。有時它們是結(jié)合使用的。包涵方法設計簡單,成本低,但效果較差。特別是屏蔽材料隨時間的增加而增加,從而降低了屏蔽效應。抑制方法的成本較高,但效果良好。
(6)輻射環(huán)境。主要用于加強輻射加固技術。首先,輻射環(huán)境和輻射效應傷害機制;其次,根據(jù)抗輻射指數(shù)和電子系統(tǒng)的性能要求制定失效準則。最后,根據(jù)合理的安全系數(shù)進行加固設計。從設備生產(chǎn)、電路設計和裝配到計算機系統(tǒng),每一個環(huán)節(jié)都可以得到加強,但構(gòu)件的加固是整個加固工作的基礎。
(7)惡劣氣侯環(huán)境。為了在惡劣的氣侯環(huán)境下使用計算機,有時還應考慮到在較低溫度或較高溫度運行的需要,此時,加固計算機必須采用寬溫的主板,必要時在主板和每一個附加卡(如網(wǎng)卡、顯卡、視頻采集卡等)上加裝散熱鋁板以在高溫時散熱,或加裝加熱膜及溫控開關,在應用環(huán)境低于一定溫度時溫控開關啟動,通過加熱膜加熱的方式提高加固計算機內(nèi)的溫度至可工作的溫度。