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强固型便携式计算机

2016-05-12
来源:《电子技术应用》综合整理

强固计算机,也称为加固型计算机,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。按照计算机结构类型,可分为上架式、便携式、嵌入式、平板式及手持式等。本文主要对强固型便携式计算机的情况做一些介绍。

1. 强固型计算机等级

强固型计算机按照不同的强固等级可分为普通型、初级强固型、强固型及全强固型。

(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。

2. 强固型便携式计算机主要技术指标

强固型等级通常根据工作的物理环境进行定义,三个最常见的和最常用的衡量便携式计算机性能的指标是温度范围、IP等级及军标 MIL-STD-810G。

(1)温度范围。温度范围定义了便携计算机的工作温度区间。超出最高工作温度温或最低工作温度将可能导致便 携计算机功能失常。

(2)MIL-STD-810G。MIL-STD-810G是一个由美国陆军发展试验司令部颁布的标准。该标准包含一系列各种各样的环境测试,这些环境测试用于检验符合标准的装备是否能够在野外正常工作。该标准最初被专门设计用于测试军事装备,到现在已被扩展用于军事装备之外的各种民用装备,包括便携式计算机。MIL-STD 的测试 MIL-STD-810G 由大约 24 项测试项目组成,这些测试项目涵盖了广泛的现场工作环境,包括海拔 高度(method 500.5)以及特殊机械特性比如冲击(method516.6)。

(3)IP(Ingress Protection)等级。是用于区分电子设备抵抗固体和液体侵蚀的环境保护等级,它由国际标准 IEC 60529 来定义。IP 等级是用 2 位阿拉伯数字来表示的。其中,第一位数字用来表示防尘等级;第二位数字用来表示防水等级。 防尘等级分为 7 级,用数字 0 到 6 表示。防水等级分 9 级,用数字 0 到 8 表示。                              

一般情况下,强固型便携计算机的防尘等级至少为 5,防水等级至少为 4。不同的等级代表不同的防护水平。举例来说,5 级防尘意味着设备允许能够进入一些灰尘,6 级防尘则意味着设备严格防尘, 不允许进入任何灰尘。 IP67 防护等级的便携机,意味着彻底防尘,并且浸泡在深 1 m的水中至少可以正常工作 30 min。

3强固型便携式计算机的关键技术

强固型便携式计算机主要应用于各种特殊环境和恶劣环境,其关键技术主要包括宽温性能、IP防护、抗振技术、防盐雾技术、高可读显示技术、数据安全性、电磁信息安全等方面。

(1) 宽温特性。

宽温特性是体现强固型便携式计算机可靠性等级的一个重要性能,影响强固型便携式计算机宽温特性的主要部件包括电池、显示屏、硬盘以及电子元器件等。

(2)IP 防护

由于强固型便携式计算机结构设计复杂,I/O 口多,各 I/O 口、屏幕转轴和散热风道出风口等部 位易浸入灰尘和水,防水设计难度大。 研发设计人员使用特殊连接器或防水门有效解决了 I/O 口浸水问题,无风扇散热技术使整机无出风口,灰尘和水无可乘之机,使用特殊的防水胶避免了屏幕转轴和其他部位浸水问题。

(3)抗振技术

强固型便携式计算机主要应用在振动等级高的恶劣环境中,如装甲车、战斗机等,其振动等级一般要求达到国军标 GJB 322A-98中全加固计算机的要求。 抗振技术是军用移动加固计算机设计中的关键技术。在强固型便携式计算机中,对振动最敏感的部件是硬盘,为了保护敏感部件,除了对整机进行包角加固处理外,设计时还需对硬盘进行重点加固处理。

(4) 防盐雾技术

在强固型便携式计算机设计过程中,主要从三方面来做到防盐雾设计。一是整机外部金属壳表面做电镀和喷漆处理;二是避免电位差大的异种金属直接接触,形成电位差,如:防水门转轴和屏转轴部位;三是内部主板电子元器件做三防漆处理。

(5)阳光下高可读技术

强固型便携式计算机经常需要使用在户外环境,强烈日光下显示屏的可读性是计算机能否正常使用的重要因素。主要采用增强屏幕背光亮度和涂防反射层这两种方法来提高显示屏可读性。

(6) 数据安全性

目前强固型便携式计算机的数据安全技术主要是对数据进行加密,具体分两大类:一类利用用户生理特征的不同对计算机进行加密,如指纹加密; 二是通过口令进行加密,如开机登录密码、TCM 硬件加密(国内)、TPM 硬件加密(国外)等。

(7)电磁信息安全

军用强固型便携式计算机在工作中产生的电磁波, 会通过空间对外辐射,对这些电磁波进行接收,再利用技术手段加以还原,就可能得到军用强固型便携式计算机工作时的数据信号,如果非法用户对这些数 据信号进行处理,就可得到计算机的工作信息。军用强固型便携式计算机的电磁信息安全设计就是要避免这种信息外泄。防止电磁辐射泄露的主要技术有干扰技术、蔽技术和低辐射技术。

 参考文献

[1]百度百科.加固计算机[DB/OL].[2016-05-05]. http://baike.baidu.com/link?url=sjak4a4C_EphqIqgJp5g2eB-WeweDtZOkMC0VIp8yICYQzTGm5k1qkA4RMG2GvfK9OIuPfDm6tYhzjGgLbPsMK

[2]北京明宇恒信科技有限公司.强固型便携式计算机概念[DB/OL].[2016-05-05] http://www.myhex.cn/techsupport/2/560.html

[3] 陈志列,陈敬毅,庞观士,等. 便携式军用移动加固计算机的关键技术[J].兵工自动化,2013(11):14-17.

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