MIL-STD-810军标测试=真正的加固型产品?

2022-07-20 14:10:12 147小编 269

这几年,我在各种产品宣传中经常见到通过MIL-STD 810G/H美国军标xx项测试之类的字眼。好歹我是做测试出身的,入行也20多年了,对军品和民品的设计要求差别还是心里有数的。所以平时也没深究,上周有位同事问我一个问题,借机就给自己补了点课。

这次客户的需求是工控使用场景,要求最高支持55℃连续运行温度,被问到的是一款支持宽温范围(0°C-45°C)的商用台式机——而在该机型通过的MIL-STD 810H测试项目中,有一项操作时高温测试写的是60°C?

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仔细点不难看出,这里的具体方法Method 501.7 Procedure II,只是60°C运行5个Cycles(测试周期),而不是长期运行。我看到还有另一项低温操作测试,在-29°C运行了24小时。

这一下勾起我在10多年前的回忆:那时候我在当时的单位提交《服务器系统测试报告》,部门的质量经理陈老师过来找我说:我看你做的挺详细,不过环境测试这块只有高温,以后争取把低温也测一下。

后来我在用恒温恒湿箱做低温测试时,工程部一位兄弟说:有的(偏远地区)客户,真的提出要在低于0°C的条件下使用…——2005年前后SSD固态盘还没出来呢,这一点对HDD机械盘里的轴承还是有挑战的。

不过真说到-29°C的环境,我对风扇里的润滑油等也有点担心,关于这一项低温测试里的玄机,我会在下文中再做解释。

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Dell OptiPlex XE4就是我前面提到的宽温台式机,从上图来看,它应该可以面对一些工业需求,并且可能在有的国家/地区通过了船级认证。尽管它不一定支持高标准的振动、抗盐雾测试,但只是最高温度+10这一条,在配置上就有不少需要注意的地方。

比如显卡不能选一些较高功耗的(因为相应部件自身的散热设计标准);CPU用65W TDP但散热器可能要配更高一档的;电源也要用500W这样较高功率的(因为高温条件下电源内电容等元件老化加快,所以留出裕量)。总之,有苛刻使用环境要求的客户,就别对成本太敏感了。

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上面我整理了一个表格,相当于民品vs.军品的一个简要对比。

首先,加固笔记本支持的工作温度范围在-29°C 至 63°C,这可是针对长期工作而言。

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运行时的湿度范围,我标蓝色的一处可能是资料有误。加固笔记本支持97%的非冷凝相对湿度也不意外。因为有的系列本身防水,有的机型完全浸泡也是支持的。

振动这块,从数字表面来看并不那么直观。等到本文结尾处,我给大家讲一个早年经历过的,拿民品去做真正军标测试的例子吧。

扩展阅读:我在《这些硬盘参数你都懂吗?(上)-从案例引发的讨论》里面曾经写过一段振动对硬盘的影响及防范,供参考。

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某3.5英寸消费级硬盘的抗冲击能力

关于撞击(冲击/Shock)一项,针对普通商用台式机/笔记本的40G/105G(运行时/存储)2ms加速度指标,我看以前有些带HDD机械盘的机型也能通过。其实这里面有点小技巧,因为3.5寸台式机/企业级硬盘,与2.5英寸笔记本HDD的抗冲击能力不同,而现在的台式机又普遍能支持2.5寸盘。明白了没有:)

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某2.5英寸消费级硬盘的抗冲击能力

海拔高度也是一个重要指标。普通计算机一般是支持到10000英尺即3000米左右的海拔;而加固笔记本能支持到40000英尺(12192米)。这里一个变化是空气稀薄了,如果风冷散热效率会下降;另一个是辐射,因为大气层越靠下空气密度越大,不同海拔对紫外线等辐射值也有影响。

下面,我想带大家看一份真正的军标测试报告,以此来理解加固型产品。

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首先是测试项目,除了加强的MIL-STD-810H之外,还有IEC 60529防尘防水等级测试、有害场所测试、UL和CE安全测试、ESD静电、辐射、抗扰度,还有MIL-STD-461F电磁干扰测试。

参测设备是Latitude 7330 Rugged Extreme笔记本,第三方测试机构应该在台湾。大陆也有一些经过认证的机构应该能做这些测试。

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这里的810H测试项目和标准,与普通笔记本/台式机大有不同。第一页里除了海拔、温湿度、热冲击、振动之外,还有辐射、雨水+风、盐雾、沙尘、爆燃性气体等测试。其中63°C运行温度是按照5x24小时为周期来测试的,比普通的5x8要严格,但毕竟不像数据中心类产品需要7x24不停机运行。

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上面这一页主要是各种具体不同的振动、冲击测试标准。其中Shock冲击包括带有简单包装的,也会有不带包装从各种高度的跌落:48英寸(4英尺,1.22米)、60英寸(1.52米)、72英寸(1.83米);操作中跌落:36英寸(0.91米);以及突发加速度(撞击):185g 2ms。还好现在的笔记本基本都是配SSD了。

还有一项冷冻/融化测试,与传统热冲击不同的是,这个是在97%的相对湿度下从25°C降到-10°C

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IEC是入口保护测试。具体这款加固笔记本的防尘等级达到了IP6X(普通商用笔记本能过IP5X防尘),防水等级则是IPX5

关于辐射/抗扰和安全测试部分,时间有限我就不细讲了。最后一项冷启动测试,才是低温中最难的一项——不仅要支持到最低-29°C,还要能在凉透的情况下开机启动,以及从低温环境拿出后立即启动(这时通常最怕结露)。

最后讲小故事之前,先给大家介绍一下全坚固和半坚固笔记本之间的区别。

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如上图,可以看出LatitudeRugged 5000和7000系列在跌落测试高度、防尘防水IP等级等方面有差距,另外有害场所测试也是只有7000系列才有通过。下面是具体对比表:

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MIL-STD-810G中的Rain雨水、Salt fog盐雾测试、爆燃气体环境3项,以及MIL-STD-461F EMI抗电磁干扰认证、ANSI/ISA的CAN/CSA有害环境认证,都只有Rugged Extreme(即7000系列机型)才能支持。

不知有没有读者朋友想过:如果拿普通的商用/民用PC设备,去做高难度等级的军标测试,会是什么结果呢?

也是在10几年前,我当时的同事拿一台普通工作站,去京郊某部队的检测机构做美国军标振动测试。回来后他告诉我们:设备固定在一个台子上,然后就是3个轴向、不同频率、强度的振动… 等到测试完,他发现机箱金属侧盖上的黑漆居然掉了一块。

测试机拿回来后,我拆开一看,主板上2条腿的电解电容掉了一堆,电源里焊接的元件掉了几个,硬盘我都没打算去加电…

由此可见,仅抗振动一项,加固/坚固型设备对配件的品质、焊接固定等要求(如果开机运行时还有金手指的接触)就高出不少。这样您就不难理解,为什么Rugged笔记本里面能多用螺丝固定的地方,基本不会偷懒做什么便捷的卡扣。

本文篇幅有限,如果读者朋友感兴趣,以后等有机会给大家展示实物吧。

注:本文中关于军品的讨论,仅针对可靠性/环境测试及相关的产品设计,与加密算法等方向不同。我认为这部分技术标准还是可以国际通用的,应该也能为其他行业所借鉴。

注:本文只代表作者个人观点,与任何组织机构无关,如有错误和不足之处欢迎在留言中批评指正。如果您想在这个公众号上分享自己的技术干货,也欢迎联系我:)

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