文献综述
1、研究的现状及发展趋势
嵌入式计算机加固通常包括抗振动冲击性加固、高低温性加固、三防(防腐,防霉,抗盐雾)加固、电磁兼容性加固等。在2010年,雷宏东等人在整体机身上采用性价比较高的硬铝合金,利用波导通风窗,导电胶条,导电密封条,电源滤波器等,研制出符合指标的硬铝合金的加固计算机。
1)抗振动冲击性加固:(1)在整体方面,计算机一般采用铝合金整体加工成型,重量轻,强度高,可以为内部器件提供有效保护。(2)其次合理地配置和安装元器件、组部件, 改变元器件的安装方式, 将元器件紧贴印制板并用环氧树脂粘牢以及将元器件用固定夹固定等, 或者用硅橡胶灌封整个印制板插件, 使印制板及其上的元器件成为一个整体。计算机一般内部采用抗震动压卡设计,来提高计算机的水平插卡的稳定性。(3)在接口连接方面,便携式计算机将提供外围功能模块的电路的整合功能和嵌入式功能模块,并将这些功能整合到多功能综合母版上。
2)高低温性加固:便携式加固计算机由于考虑到产品的密闭特点,因此嵌入式加固计算机采用了结合热管均热的传导散热设计方法,这种方式的散热可有效的把原器件所产生的热量通过热阻小的路径迅速地传导到密封机箱外部的环境中去。2012年,张继恒等人利用ANSYS进行热分析之后,提出为了减小热阻提高传热效率,使热量更均匀的传导到散热器上,在铝制机壳顶板上嵌入了传导效率更高的铜制热管,并合理规划各功率不同的元器件与通分口的相对安装位置。
3)三防加固:(1)金属材料的“三防”防护:在金属材料的选择方面,优选可靠的金属材料,如主要选择不锈钢和铝合金;在结构形式方面,设计上避免积水结构,在可能积水和留存湿气的空间开设排水孔和排气孔;尽量采用相同的金属接触,以防止电化偶腐蚀;在表面镀涂层设计方面,铝合金零件采用电化学氧化或导电氧化处理,机壳的表面涂覆按照使用环境 E 类(恶劣)标准涂覆。(2)非金属材料与印刷电路板的“三防”防护:印制板基材选用性能较好的覆铜板;合理选择橡胶密封材料;为兼顾系统对设备的电磁兼容性要求,在硬件平台、插箱的面板、后门、转接板和硬件平台搭接处或盒体及其盖板搭接处的密封橡胶条,选用铝镀银导电橡胶条;对设备中各插箱中的各种印制板进行保护涂覆,统一喷涂三防清漆,使电路单元在贮存工作期间能抵抗恶劣环境的影响,达到防潮、防霉、防盐雾腐蚀的目的。在2009年,陈祖豪等人根据密封原理,讨论了不同密封材料的密封机理和密封结构的具体形式,给出了具体的设计实例。
4)电磁兼容性加固:电磁兼容加固技术主要是通过屏蔽,滤波和接地等防护型措施剪断传播干扰能量的路径来达到电磁兼容的目的,来阻抗外界的强电磁干扰和机器内部的电磁干扰控制。(1)计算机采用一体化外壳有效地减少了接缝数量,同时减小了接触面的接触电阻,保持了屏蔽体的导电连续性,(2)在对外信号连接上选用有屏蔽能力的航空连接器,航空插座与机壳安装处采用屏蔽垫圈过渡。(3)在显示屏的处理上,采用增加导电屏蔽玻璃的措施。(4)在电源滤波设计中,为了抑制设备传导干扰提高抗传导干扰能力,在计算机内部电源入口处安装匹配的低通电源滤波器。(5)线缆及敷设设计,设备外部电源线采用自身扭绞线,信号线采用屏蔽扭绞线。内部电缆尽量最短连接,连线尽量选用屏蔽扭绞线,原有线缆无屏蔽功能在线缆外安装柔性屏蔽导管。在2008年,孙艳等人采用相对磁导率、相对电导率较优质碳素结构钢和硬铝合金作为箱体主材料, 并对箱体结构件表面进行导电氧化处理,对于暴露在电磁脉冲下的显示屏,采用技术成熟的夹屏蔽丝网玻璃,在缝隙处理上,在显示屏前后面板、键盘面板与主机底壳等配合所形成的机械接缝处, 设计成交错结构, 采用导电橡胶屏蔽条进行屏蔽。
近年来,随着国防现代化及各行各业特别是恶劣环境工作的需要,加固计算机系统越来越受到重视,加固技术也会不断提高,我国加固计算机技术逐步走向专业化道路,并向小型、便携、轻型化方向发展,体积更小、性能更稳定、使用更便携的加固计算机越来越符合市场的发展需求。另一方面加固机更强调高可靠性、小型轻量化和维护方便等。所以今后仍将以这些要求来不断完善和发展,未来的嵌入式计算机加固技术发展特点: 网络化、高性能化、模块化、智能化、小型轻量化等。
2、研究的意义和价值
采取相应的加固设计及防护措施,可以屏蔽各种电磁信号的干扰,在巨大冲击,高低温,盐雾等各种恶劣的环境中保证设备的正常稳定工作,可以满足在各个领域工作的能力。
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