工業(yè)計(jì)算機(jī)是為挑戰(zhàn)消費(fèi)級(jí)系統(tǒng)耐用性的環(huán)境而構(gòu)建的。在制造業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、國防和采礦業(yè)等領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)面臨著持續(xù)的沖擊、振動(dòng)和其他物理壓力。設(shè)計(jì)這些系統(tǒng)以在這種條件下保持可靠需要卓越的工程和創(chuàng)新技術(shù)。本文探討了使工業(yè)計(jì)算機(jī)能夠抵御沖擊和振動(dòng)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)原則和功能。

了解工業(yè)環(huán)境中的沖擊和振動(dòng)

沖擊是指突然的、高強(qiáng)度的沖擊，例如重物撞擊系統(tǒng)或運(yùn)輸過程中突然停止。另一方面，振動(dòng)是由機(jī)械、車輛或環(huán)境因素引起的重復(fù)運(yùn)動(dòng)或振蕩。如果不加以適當(dāng)緩解，兩者都可能導(dǎo)致硬件故障、數(shù)據(jù)損壞或性能下降。

工業(yè)計(jì)算機(jī)通常部署在這些壓力不可避免的情況下。例如：

采礦設(shè)備在重型鉆井持續(xù)振動(dòng)的環(huán)境中運(yùn)行。

運(yùn)輸系統(tǒng)能夠承受不平坦地形和持續(xù)運(yùn)動(dòng)的沖擊。

制造車間將設(shè)備暴露在機(jī)器的局部振動(dòng)和操作過程中的突然沖擊下。

抗沖擊和振動(dòng)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)特征

為了保持可靠性，工業(yè)計(jì)算機(jī)采用了以下設(shè)計(jì)特征：

堅(jiān)固耐用的機(jī)箱

工業(yè)計(jì)算機(jī)的外殼通常由鋁或不銹鋼等耐用材料制成。這些材料不僅提供物理保護(hù)，還有助于有效散熱。加固的角和框架用于吸收沖擊并防止變形。

無風(fēng)扇設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用風(fēng)扇進(jìn)行冷卻，但運(yùn)動(dòng)部件在振動(dòng)下容易發(fā)生故障。工業(yè)計(jì)算機(jī)依賴于無風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用散熱器和熱傳導(dǎo)路徑來散熱。無風(fēng)扇設(shè)計(jì)消除了機(jī)械故障的風(fēng)險(xiǎn)，確保了更長的使用壽命。

減震架和防振減震器

SSD、主板和電源等內(nèi)部組件安裝在減震材料或隔振墊上。橡膠墊圈或硅基阻尼器可減少振動(dòng)傳遞到敏感電子設(shè)備。各種安裝技術(shù)，包括用于控制柜環(huán)境的DIN導(dǎo)軌安裝、Vesa安裝、面板安裝和壁掛式安裝。這些安裝技術(shù)不僅增強(qiáng)了耐用性和功能性，還有助于承受工業(yè)環(huán)境中的高沖擊和振動(dòng)。

固態(tài)硬盤（SSD）

與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)硬盤不同，SSD沒有運(yùn)動(dòng)部件，使其對(duì)沖擊和振動(dòng)的抵抗力大大增強(qiáng)。工業(yè)級(jí)SSD還包括先進(jìn)的磨損均衡和糾錯(cuò)算法，以提高耐用性。

寬溫度范圍支持

沖擊和振動(dòng)經(jīng)常發(fā)生在極端溫度下，因此工業(yè)計(jì)算機(jī)的組件額定溫度范圍很寬（例如-40°C至85°C）。選擇這些組件是因?yàn)樗鼈兡軌蛟跓釕?yīng)力下保持性能。

可鎖定I/O

工業(yè)計(jì)算機(jī)通常具有可鎖定的輸入/輸出（I/O）端口，以確保安全連接。這種設(shè)計(jì)可防止電纜因振動(dòng)或突然沖擊而松動(dòng)或斷開，在持續(xù)運(yùn)動(dòng)或物理應(yīng)力的環(huán)境中提供安全可靠的連接。例如，M12連接器設(shè)計(jì)有螺紋鎖定機(jī)制，可防止意外斷開，使其成為運(yùn)輸和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的理想選擇。

保形涂層

PCB（印刷電路板）上涂有保形涂層保護(hù)層，以保護(hù)其免受水分、灰塵和腐蝕等環(huán)境因素的影響。這種涂層還提供了額外的保護(hù)層，以防止振動(dòng)引起的物理磨損。

MIL-STD標(biāo)準(zhǔn)

許多工業(yè)計(jì)算機(jī)都經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)試，以滿足軍事標(biāo)準(zhǔn)，如MIL-STD-810G，該標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估系統(tǒng)的抗沖擊性和抗振動(dòng)性。這些認(rèn)證驗(yàn)證了計(jì)算機(jī)在極端條件下可靠運(yùn)行的能力。

EN50155認(rèn)證

EN50155是一項(xiàng)歐洲標(biāo)準(zhǔn)，適用于機(jī)車車輛應(yīng)用中使用的電子設(shè)備，使其與鐵路系統(tǒng)特別相關(guān)。然而，它的指導(dǎo)方針也為設(shè)計(jì)各個(gè)行業(yè)的抗沖擊和抗振動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供了一個(gè)有價(jià)值的框架。

機(jī)車車輛中使用的工業(yè)計(jì)算機(jī)必須滿足嚴(yán)格的要求，包括：

振動(dòng)（操作）：5至150Hz，10分鐘/軸[加速度：1.0m/s2RMS（縱向、橫向和垂直）]

振動(dòng)（非運(yùn)行）：5至150Hz，5h/軸[加速度：7.9m/s2RMS（縱向、橫向和垂直）]

沖擊：半正弦波，50m/s2，持續(xù)30ms（縱向、橫向和垂直）

這些規(guī)范有助于確保計(jì)算機(jī)在鐵路環(huán)境和其他要求苛刻的應(yīng)用中的持續(xù)振動(dòng)和沖擊下可靠運(yùn)行。

需要沖擊和振動(dòng)彈性的應(yīng)用

專為抗沖擊和振動(dòng)而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)用于各種要求苛刻的應(yīng)用，包括：

交通：鐵路系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛汽車和物流車隊(duì)。

制造業(yè)：機(jī)器人技術(shù)、機(jī)器視覺系統(tǒng)和生產(chǎn)線監(jiān)控。

能源：石油和天然氣勘探、風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽能監(jiān)測(cè)。

國防：軍用車輛、無人機(jī)和堅(jiān)固的野戰(zhàn)設(shè)備。

采礦：挖掘機(jī)械、鉆機(jī)和地下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

結(jié)論

在工業(yè)環(huán)境中，沖擊和振動(dòng)是不可避免的，但正確的設(shè)計(jì)特征可以確保計(jì)算機(jī)繼續(xù)可靠地運(yùn)行。從堅(jiān)固的機(jī)箱和無風(fēng)扇設(shè)計(jì)到固態(tài)硬盤和MIL-STD認(rèn)證，工業(yè)計(jì)算機(jī)都是專門為承受最惡劣的條件而設(shè)計(jì)的。通過投資這些彈性系統(tǒng)，企業(yè)可以減少停機(jī)時(shí)間，防止數(shù)據(jù)丟失，即使在最惡劣的環(huán)境中也能保持運(yùn)營效率。