石油密度計測定液體石油產品密度的相關理論依據是按照阿基米德原理。
側定時將密度計垂直放人液體中，當密度計沉人液體時，排開一部分液體，并受到自上而下的、等于其所排開液體重量的浮力的作用。
依照阿基米德定律，當被石油密度計所排開的液體重量等于密度計本身的重量時，那么密度計就會處于平衡狀態，即漂浮于在液體石油產品中。
液體石油產品的密度越大那么浮力也就越大，則漂浮在其中的密度計直立得越高。對應的是液體石油產品密度越小那么它的浮力也越小，則沉沒愈深，石油密度計露出液面部分就少。
當石油產品密度不同時，它下沉的程度也不同，即用同一支密度計測定油品密度，在相同條件下，浸入的越多密度越小。
石油密度計上按密度單位刻度，以純水在4℃時的密度為1g/cm3作為標準刻度標制的。測定時使試樣處于規定溫度，將它倒入溫度大致相同的密度計量筒中，將合適的密度計放入已調好溫度的試樣中，讓它靜止。當溫度達到平衡后，讀取密度計刻度讀數和試樣溫度。
用石油計量表把觀察到的密度計讀數換算成標準密度。如果需要，將密度計量筒及內裝的試樣一起放在恒溫浴中，以避免在測定期間溫度變動太大。
用石油密度計法測定密度在標準溫度20℃或接近20℃時較為準確。要在被測試樣品物化特性合適的溫度下取得密度計讀數。這個溫度建議接近標準溫度20℃，當密度值是用于散裝石油計量時，在散裝石油溫度或接近散裝石油±3℃下測定密度。可以減少石油體積修正的誤差。對原油樣品，要加熱到20℃,或高于傾點9℃以上，或高于濁點3℃以上中較高的一個溫度。
讀取石油密度計刻度值時，對測定透明液體建議先使眼睛處于稍低于液面的位置，慢慢地升到表面，先看到一個不正的橢圓，然后變成一條與密度計刻度相切的直線。
密度計讀數為液體下彎月面與密度計刻度相切的那一點。對測定不透明液體，應使眼睛處于稍高于液面的位置觀察,密度計讀數為液體上彎月面與密度計刻度相切的那一點。
對于使用金屬密度計量簡測定完全不透明試樣時，要保證測試樣液面裝滿到距離量筒頂端5mm以內，這樣才能準確的讀取石油密度計讀數。
石油密度計和比重計法都只能測定液體密度，而且測定過程簡便、迅速，但準確度卻受極小的分度值及測試人員的視力限制，不可能太高。
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