电子设备机箱机柜可靠性研究

摘要：电子设备可靠性对于电子设备来说，起着重要的作用。而科学技术的发展，电子技术不断更新与发展，这就给电子设备的机箱机柜的设计提出了更高的要求，所以必须对电子设备机箱机柜的可靠性进行研究与设计，这样才能保障高质量的电子设备正常、高效的运行。本文通过对影响电子设备可靠性的因素进行分析，进而对机箱机柜设计的可靠性进行分析。

关键词：电子设备；电子设备；可靠性

中图分类号：F407 文献标识码： A

引言

随着市场竞争变得愈加激烈，这样电子设备的可靠性就变得尤为重要。所以对电子设备的可靠性进行研究和设计就具有非常重要的作用。

一、影响电子设备可靠性的主要因素

1、气候因素

气候条件，主要包括温度，湿度，盐雾，灰尘和阳光，空气压力，空气污染和其他因素的影响，在气候条件对电子设备的主要显示在以下几个方面：温度太高，部件响应慢，电气性能的降低，结构损坏等，甚至出现不能正常工作的情况。

2、机械条件

机械条件主要指的是在电子设备中使用的运载工具不相同的条件下，离心加速度，冲击和振动的机械动作。机械条件的影响主要是在电子设备组件的电气参数、变化的电子元件，结构损伤，变形或断裂失效。

3、电磁干扰

在目前的电子设备的工作环境的各种因素，因为对电磁波产生的电磁波，将电子设备的内部和外部的干扰更严重的电磁干扰是对电子设备，根据输出的噪声会增加，在工作中也可以成为不稳定的，甚至可能是不安全的工作条件。

4、生产条件

生产条件主要包括设备制造商的技术和技术，生产水平，管理水平，生产周期和生产的能力，是每一个电子设备将需要将生产放在研究成功后，只有当满足了生产条件对电子设备的实际需机箱的防热设计。

二、机箱机柜的防热设计

在电子仪器设备中，热量主要来自阻性载流的元器件，如变压器、集成电路、大功率晶体昔}发光器件、扼流圈和大功率电阻等，机箱散热设计主要就是将电子仪器内部的热量以热传导、热对流和热辐射的形式散发到周围介质中。机箱防热设计的目的就是对仪器机箱采用合理的热交换方式，以最低的热交换代价，获取较高的热交换效率，以保证仪器设备能在规定的热环境稳定可靠地工作。

1、为了提高机箱的热传导能力

选用导热系数大的材料作机箱。一般说来金属导热系数最大，非金属次之。因此对于电子仪器设备一般要考虑金属中性价比较高的铜、铸铁、钢、硅钢、铝等作机箱。

2、外观设计

为了提高机箱的热辐射能力在机箱的内外表面应涂上粗糙的黑漆，颜色越深其热辐射越好，而且粗糙的表面比光滑表面的热辐射能力强；如果美观上要求不高，可涂复黑色皱纹漆，其热辐射效果更好。

3、在机箱上合理地开通风孔，可以加强流对流换热作用

通风孔的位置可以开在机箱的顶部、底部或两侧，通常通风孔开于底部比其它部位的散热效果好。开孔时应注意不能使气流短路，进出风口应开在温差大的两处，距离不能太近。考虑空气在电子设备内部受热体积会膨胀，机箱上通风孔的出II面积要比入口面积大。

4、电子设备内部的热量是可以通过机柜内的金属结构件可以传导给机箱本书，再由机箱自身通过热对流和热辐射的形式传给电子设备外部环境，对于特殊设备由于其自身机箱热量很不容易散失，同时还应考虑应该对机箱采取强制水冷、强制风冷或半导体制冷等方式来对机箱冷却，还要对机箱机柜内部各部分产生的热量采取措施进行热量交换。

三、机箱机柜的减震设计

1、降低振源强度

高速操作的电子设备，为了有效地保证其动态平衡，可以通过减少生成不平衡位置振动，从而达到减震能力；对于舰载天线，可以把它的迎风面积优化设计，减少面积大小，从而减少风荷载减少振动；雷达电子设备、旋转等将和相关组件的生产轴承摩擦振动，有效缓冲设计，需要配置精密轴承，从而减少摩擦。

2、通过对减振体进行消振来进行减震设计

对于振源体产生的激振抑制效果不好或者是无法完成时，可以对减震体实施特殊设计，从而有效地完成消震。如特种设备安装特殊装置在弹簧减震器，它可以有效地吸收减少振动相互作用和减振体产生的动能来源，减少振动源的振动强度。

3、可以通过隔离的悬架设计，即振动和减振源之间，插入衬垫达到减震效果，需要确保相应的柔软性，这样的振动源振动时将会发生变形，以减少振动强度。在电子设备中常用的衬垫为阻尼板。和具体实施方案，需要进行力学分析，以及各个组件之间明确物理机制分析，以便采取合适的悬挂方法。同时需要每个结构参数和悬架性能指标计算方法和定量数据，确定最优结构参数。

四、机箱机柜的电磁干扰设计

1、屏蔽体材料厚度的确定

为了达到一定的屏蔽效果，对屏蔽体材料的厚度是有要求的，可用下式进行估算：

式中△t――材料厚度，cm；

μf――镀锌铁板相对导电率，取0.1S/m；

dr一镀锌铁板相对导磁率，取300H/m；

?――干扰频率，Hz。

从以上公式中可以看出，屏蔽体材料的导磁率和导电率乘积越大，干扰频率越高，屏蔽效果越好，譬如对微波频段：1.5GHz干扰，屏蔽衰减满足100dB要求，则屏蔽材料厚度应满足：

通过计算就可以看出，很薄的一层铁皮就可以起到屏蔽的作用，所以一般的机箱都会采用1mm左右的铁皮作为电子设备的外壳进行保护。

2、滤波与接地

对于电子产品的干扰源，除空间具有辐射之外，重要的是通过电源线和引出、引入信号线在电子设备中的传导干扰更不能忽视。一台电子设备与外界的实线连接的线路为电源线和信号线。信号线和电源线对于电磁干扰来说都是个载体，干扰课可以通过这两条途径很轻而易举地进入到机箱内部。所以说，电源线输入端应根据干扰的频率范围大小，按衰减、阻抗的要求为标准，选择合适规格的滤波器以保护电路。电子设备的机箱接地是很重要的，机箱本身是个导电和导磁的物体，如果不接地则是天线，变成了干扰的发射体和接受体，会严重影响电子设备的正常运行。

五、机箱机柜的耐环境设计

1、室内环境

电子设备在室内环境下，也能够正常的运行，这样才具有可靠性。室内环境，是指在室内环境下，同时具有其他电子设备的条件下，两种或两种以上电子设备都同时能够正常的工作，任何一个电子设备都能够抵抗其他电子设备产生的电磁干扰，同时还能有效的降低自身产生的电磁干扰。

2、室外环境

电子设备在室外时，需要承受的环境比室内环境要恶劣的多，在保证能够适应室外环境工作的同时，也要要求电子设备同样具有可靠性。在室外，电子设备要能够经受天气变化所带来的的影响，如雨水的冲刷、太阳的照射。为了降低外界环境损害，在设计的时候可以使用防水防晒的密封接插件，同时对于电子设备本身也需要防水特殊材质设计。电子设备在使用的过程中，要设计散热口，如果外界环境沙尘比较多时，就需要对散热口做好特殊保护，以提高防尘保护，对于不同环境下使用的电子设备，应该根据具体环境进行特殊设计，这样才能有效的提高电子设备适应环境变化的能力，提高使用的可靠性。

结束语

电子设备设计是仪器仪表研究的重要课题，其机箱机柜设计是设计过程中值得关注的重要环节，通过对电子仪器设备的防热、抗振、抗电磁辐射等方面的探讨，对进一步提高机箱可靠性设计质量和仪器仪表可靠性方面都具有重要意义。