石油密度計是基于阿基米徳定律的原理而設計的，測量原理也是以阿基米徳定律為基礎的，進行換算的。阿基米徳定律是使試樣處于溫度，將其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，當密度計沉入液體石油產品時，排開一小部分液體，密度計受到它所排開的液體重量的浮力作用。
依據阿基米徳定律，當被密度計所排開的液體的重量等于密度計本身的重量時，即密度計受到的浮力與作用于它的重力相等時，密度計漂浮于石油產品中，處于平衡狀態。當溫度達到平衡后，讀取密度計讀數和試樣溫度。用石油計量表把觀察到的密度計讀數換算成標準密度。
石油密度計的應用主要用于計量。從而通過對體積和密度的測量結果計算出石油產品的質量。密度的大小可以說明某些石油產品（如苯甲苯、二甲苯）的純度。噴氣燃料的密度是產品規格中的一項較重要的指標。因為其密度的大小影響到飛機油箱中燃料的密度越大，在油箱固定的容積中可以加入的燃料量就越多，續航能力就越強。
石油密度計正是通過對密度的測量來及時發現油品的揮發性能或者油品的純凈度。
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