應(yīng)用阿基米德原理—?dú)怏w膨脹置換法，利用小分子直徑的惰性氣體（He）在一定條件下的玻義爾-馬略特定律（PV=nRT），通過測(cè)定由于樣品測(cè)試腔放入樣品所引起的樣品測(cè)試腔氣體容量的減少來測(cè)定樣品的真實(shí)體積，從而得到其真密度，真密度=質(zhì)量/真實(shí)體積。

氣體膨脹置換法是以氣體取代液體測(cè)定樣品所排出的體積。此法排除了浸液法對(duì)樣品溶解的可能性，具有不損壞樣品的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)闅怏w能深入樣品中極小的孔隙和表面的不規(guī)則空陷，因此測(cè)出的樣品體積更接近樣品的真實(shí)體積，從而可以用來計(jì)算樣品的密度，測(cè)試值也更接近樣品的真實(shí)密度。

儀器的測(cè)試系統(tǒng)由樣品測(cè)試腔和基準(zhǔn)腔構(gòu)成。測(cè)定樣品真密度時(shí)，儀器自動(dòng)采集基準(zhǔn)腔的壓力P₁及體積V₁并記錄；將一定未知體積的樣品V樣品放入已知體積V₂的樣品測(cè)試腔，向樣品測(cè)試腔注入一定量的氣體并記錄穩(wěn)定后的壓力P₂；將樣品測(cè)試腔與基準(zhǔn)腔連通并記錄穩(wěn)定后的壓力P₃，根據(jù)平衡穩(wěn)定后的壓力值和相關(guān)已知的體積V₁、V₂即可計(jì)算出待測(cè)的樣品體積V樣品，再由樣品的質(zhì)量和體積計(jì)算出樣品的真密度。