石油密度计是基于阿基米徳定律的原理而设计的，测量原理也是以阿基米徳定律为基础的，进行换算的。阿基米徳定律是使试样处于温度，将其倒入温度大致相同的密度计量筒中，将合适的密度计放入已调好温度的试样中，当密度计沉入液体石油产品时，排开一小部分液体，密度计受到它所排开的液体重量的浮力作用。
依据阿基米徳定律，当被密度计所排开的液体的重量等于密度计本身的重量时，即密度计受到的浮力与作用于它的重力相等时，密度计漂浮于石油产品中，处于平衡状态。当温度达到平衡后，读取密度计读数和试样温度。用石油计量表把观察到的密度计读数换算成标准密度。
石油密度计的应用主要用于计量。从而通过对体积和密度的测量结果计算出石油产品的质量。密度的大小可以说明某些石油产品（如苯甲苯、二甲苯）的纯度。喷气燃料的密度是产品规格中的一项较重要的指标。因为其密度的大小影响到飞机油箱中燃料的密度越大，在油箱固定的容积中可以加入的燃料量就越多，续航能力就越强。
石油密度计正是通过对密度的测量来及时发现油品的挥发性能或者油品的纯净度。
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