加固计算机板卡振动分析与设计探讨

陈金文

（山西国营大众机械厂军用加固外设研究所）

加固计算机板卡振动分析与设计探讨

陈金文

（山西国营大众机械厂军用加固外设研究所）

在振动环境下，计算机板卡会受到比较大的影响，从而导致计算机运行出现死机、重启等问题。加固技术是有效解决这一问题的方法，现有的加固技术已经无法满足恶劣环境下降低板卡振动位移的要求，需要设计新的加固技术来进行加固。本文在对加固计算机板卡振动分析的基础上，探讨了加固计算机板卡的设计方案，旨在提高计算机板卡在恶劣条件下的稳定性，提升计算机运行的安全性。

计算机板卡；振动分析；加固技术

前言

振动、冲击、离心加速度等均是机械环境中比较常见的，这其中，振动和冲击对设备的影响最大，普通的、未经加固的商用计算机非常容易出现故障，影响计算机运行的稳定性。为了保证计算机能够稳定的运行，需要利用加固技术来提升计算机的牢固性，从而避免故障的发生。而应用加固技术之前，需要先科学的分析加固计算机板卡振动，接着以此为依据进行设计，保证设计的合理性。

1 加固计算机板卡振动分析

电源、主板、各种功能板卡、硬盘等为计算机的主要组成部分，起着核心作用的器件为主板，各种功能性的元器件都集中安装在主板上，同时，板卡插口也设置在主板上，因此，为了承载这么多东西，主板面积比较大，受到振动时，极易发生损坏。板卡包含内存、声卡、显卡、网卡等，板卡上端及金手指插在机箱上面，当机箱出现振动时，板卡也会随之一起振动[1]。通过总线金手指，板卡与总线槽之间进行电气连接，金手指插入总线槽之后，内部的金属簧片发生弹性变形，轻压在金手指上，当板卡静止时，金属簧片与金手指相对静止，接触性良好，而当板卡出现振动时，总线槽内部的金手指也会开始振动，即使振动的幅度比较小，金手指与金属簧片之间的接触电阻也会受到较大的影响，当接触电阻超出范围时，计算机会发生故障，比如死机、重启等。

通常，机房、办公室、家庭为商用计算机的主要使用环境，环境的振动并不存在，因此，通过螺钉即可实现加固，保证金手指与总线槽之间电气接触的可靠性。运输振动是商用计算机面临的主要振动问题，在进行计算机包装时，通过缓冲或隔震的方法进行包装，可以有效的降低运输振动。对于加固计算机来说，在强烈振动环境中，计算机依然可以正常的工作，这就要求板卡与计算机之间具有非常高的接触可靠性，经过相应的加固设计之后，有效的提升计算机板卡的牢固性，避免计算机出现死机等故障。

2 加固计算机板卡的设计方案

2.1 冷板式加固设计方案

工控型计算机广泛地应用于工业控制领域，在对板卡进行加固时，添加了一个压紧的横梁，放置在板卡的上方，减少了板卡在总线槽内的移动，保证了稳固性，但横梁的设置增加了计算机内零件的数量，影响了通风散热性能，同时，提高了维修的难度。在传统的计算机板卡加固方案中，对工控型计算机的加固方案进行了改良，即沿着板卡的长度方向，分别设置压紧梁，在实现加固的同时也存在着一定的问题，如下自由边的振动位移无法进行有效地限制，板卡自身法向的振动位移无法控制等。基于此，在综合两种加固方案的基础上，设计了冷板式加固方案，也就是通过结构安装件，将板卡固定在冷板上，在冷板下面，设有两个导向销与机箱的导向孔，对下端面的位移进行有效限制，并为金手指与总线槽实现导向，而在冷板上面，设有两个安装孔，用于与机箱的固定[2]。冷板式加固方案具有比较多的优点，比如在振动环境下，由于铝板或钢板为冷板的材料，因此产生的振动位移比较小；在冷板上固定计算机板卡，板卡自身的强度得到有效的提高；在导向销与固定孔的作用下，机箱与冷板之间实现多个方向的固定，比较好的限制了金手指在总线槽内的振动位移；可便利的安装辅助结构件，从而良好的复制支撑和固定板卡上的大质量块元件，有效控制板卡自身的法向位移。但冷板式加固方案还存在一定的缺点，如在振动冲击条件下，总线板与冷板的激振力分别施加在总线板和冷板上，受到总线槽固有结构的影响，板卡金手指与总线槽之间的振动位移无法彻底的消除。

2.2 改进后的冷板式加固方案

鉴于上述冷板式加固方案存在的缺点，对其进行改进，以便于更好的实现对板卡振动的控制，提升计算机运行的稳定性。在传统的总线槽内部，接触件为金属簧片，改进方案中，将其变为双曲线网式针指形连接器，从而将接触件的电气连接稳固性显著的提升。具体说来，冷板式加固方案的改进措施可从以下几个方面进行：①总线板的连接器选为双曲线网式；②设置过渡板，使之与总线板相配套；③在冷板上安装板卡及过渡板；④在总线板上安装冷板[3]。改进之后的冷板式加固方案不仅具备原来方案中的所有优点，同时，还具备自身独特的优点，如板卡与过渡板共同安装在冷板上，承受相同的激振力，相对位移并不存在；通过双曲线网式连接器的高可靠性，上述方案实施之后依然存在的相对位移有效的克服；在过渡板上，转接接口的数量可以设置数个，作为板卡的对外接口；将冷板安装在总线板上时，冷板以插件的形式进行安装，插件插拔的过程中，连接器不需要进行任何操作，提升了维修的便利性。

3 结论

板卡是计算机重要的组成部分，有利于保证计算机运行的安全性与稳定性。振动环境下，板卡与机箱一同振动，导致板卡金手指与总线槽之间的电气连接可靠性降低，进而造成计算机死机、重启等，影响运行。通过改进之后的冷板式加固方案的实施，可有效的加强计算机板卡的牢固性，提升板卡金手指与总线槽接触的可靠性，保证计算机安全、可靠性的运行。

[1]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，2012（11）：14～17.

[2]杨明明，白振岳，董进喜，等.浅析达克罗技术在加固计算机上的应用[J].电子技术与软件工程，2014（01）：119～120.

[3]李昊.隔振设计在计算机控制模块上的应用[J].机械管理开发，2013（01）：141～142.

TP302

A

1004-7344（2016）01-0282-01

2015-12-1

陈金文（1987-），男，山东青州人，研究方向为计算机及其外部设备。