工業計算機是為挑戰消費級系統耐用性的環境而構建的。在制造業、運輸業、國防和采礦業等領域，計算機面臨著持續的沖擊、振動和其他物理壓力。設計這些系統以在這種條件下保持可靠需要卓越的工程和創新技術。本文探討了使工業計算機能夠抵御沖擊和振動的關鍵設計原則和功能。

了解工業環境中的沖擊和振動

沖擊是指突然的、高強度的沖擊，例如重物撞擊系統或運輸過程中突然停止。另一方面，振動是由機械、車輛或環境因素引起的重復運動或振蕩。如果不加以適當緩解，兩者都可能導致硬件故障、數據損壞或性能下降。

工業計算機通常部署在這些壓力不可避免的情況下。例如：

采礦設備在重型鉆井持續振動的環境中運行。

運輸系統能夠承受不平坦地形和持續運動的沖擊。

制造車間將設備暴露在機器的局部振動和操作過程中的突然沖擊下。

抗沖擊和振動的關鍵設計特征

為了保持可靠性，工業計算機采用了以下設計特征：

堅固耐用的機箱

工業計算機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，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。

無風扇設計

傳統計算機使用風扇進行冷卻，但運動部件在振動下容易發生故障。工業計算機依賴于無風扇冷卻系統，該系統使用散熱器和熱傳導路徑來散熱。無風扇設計消除了機械故障的風險，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傳遞到敏感電子設備。各種安裝技術，包括用于控制柜環境的DIN導軌安裝、Vesa安裝、面板安裝和壁掛式安裝。這些安裝技術不僅增強了耐用性和功能性，還有助于承受工業環境中的高沖擊和振動。

固態硬盤（SSD）

與傳統的旋轉硬盤不同，SSD沒有運動部件，使其對沖擊和振動的抵抗力大大增強。工業級SSD還包括先進的磨損均衡和糾錯算法，以提高耐用性。

寬溫度范圍支持

沖擊和振動經常發生在極端溫度下，因此工業計算機的組件額定溫度范圍很寬（例如-40°C至85°C）。選擇這些組件是因為它們能夠在熱應力下保持性能。

可鎖定I/O

工業計算機通常具有可鎖定的輸入/輸出（I/O）端口，以確保安全連接。這種設計可防止電纜因振動或突然沖擊而松動或斷開，在持續運動或物理應力的環境中提供安全可靠的連接。例如，M12連接器設計有螺紋鎖定機制，可防止意外斷開，使其成為運輸和工業自動化系統的理想選擇。

保形涂層

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

MIL-STD標準

許多工業計算機都經過嚴格的測試，以滿足軍事標準，如MIL-STD-810G，該標準評估系統的抗沖擊性和抗振動性。這些認證驗證了計算機在極端條件下可靠運行的能力。

EN50155認證

EN50155是一項歐洲標準，適用于機車車輛應用中使用的電子設備，使其與鐵路系統特別相關。然而，它的指導方針也為設計各個行業的抗沖擊和抗振動計算機系統提供了一個有價值的框架。

機車車輛中使用的工業計算機必須滿足嚴格的要求，包括：

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

振動（非運行）：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30ms（縱向、橫向和垂直）

這些規范有助于確保計算機在鐵路環境和其他要求苛刻的應用中的持續振動和沖擊下可靠運行。

需要沖擊和振動彈性的應用

專為抗沖擊和振動而設計的工業計算機用于各種要求苛刻的應用，包括：

交通：鐵路系統、自動駕駛汽車和物流車隊。

制造業：機器人技術、機器視覺系統和生產線監控。

能源：石油和天然氣勘探、風力渦輪機和太陽能監測。

國防：軍用車輛、無人機和堅固的野戰設備。

采礦：挖掘機械、鉆機和地下監測系統。

結論

在工業環境中，沖擊和振動是不可避免的，但正確的設計特征可以確保計算機繼續可靠地運行。從堅固的機箱和無風扇設計到固態硬盤和MIL-STD認證，工業計算機都是專門為承受最惡劣的條件而設計的。通過投資這些彈性系統，企業可以減少停機時間，防止數據丟失，即使在最惡劣的環境中也能保持運營效率。