测量样品的密度是原材料和成品的重要质量参数。各种技术可以精确测定固体、粘性和液体材料的密度，例如金属、塑料、化学品、润滑剂和食品。
用于质量控制的密度
原材料的变化（由密度的变化表示）可能会对最终产品的功能或质量产生不利影响。原材料的密度测量可用于确认材料的纯度。如果某种物质掺杂了更便宜的替代品，则复合材料的测量密度将与纯物质不同。
密度也可用于确保均匀性。如果制造的零件不均匀，则强度和抗裂性等关键性能属性可能会受到影响。例如，内部气泡在承受压力时最终可能导致零件失效。零件随机抽样是监控持续质量的一种简单且经济高效的方法。
为什么准确称量至关重要
用于测定密度的常见实验室重量法是浮力技术、位移原理和比重瓶法。
最广泛使用的方法是利用阿基米德原理的浮力技术：物体浸入液体中表示明显的重量损失等于它所取代的液体的重量。这个古老的原理可以追溯到公元前 200 年左右，正是今天用于通过重量法测定密度的原理。因此，准确的密度测量在很大程度上取决于准确的重量值。例如，血液中含有天然缓冲液，可维持 7.35 至 7.45 之间的稳定 pH 值，以便我们的酶正常工作。由于酶活性随 pH 值而变化，因此在生化分析中保持恒定的 pH 值对于确保观察到正确的活性水平至关重要。在商业应用中，缓冲液可用于洗发水以防止皮肤刺激，婴儿乳液中可抑制细菌生长，隐形眼镜溶液中可确保液体的 pH 值与眼睛的 pH 值保持相容。
缓冲液的制备包括几个步骤：称量组分、溶解组分、调节 pH 值并补充至最终体积。由于缓冲液中酸碱的比例与最终 pH 值直接相关，因此必须高度准确地称量成分。因此，所使用的设备（天平、移液器和 pH 计）必须经过正确校准并具有足够的准确性。
观看在梅特勒托利多实验室天平上测量密度是多么简单。密度组件使您能够测定固体、液体、多孔和粘性物质的密度。通过分步说明和自动计算，整个过程很容易。
浮力法 - 阿基米德原理的作用
阿基米德原理指出，部分或完全浸入流体中的物体会受到向上作用的浮力。这个力的大小相当于身体排出的液体的重量。
在空气 （A） 中称量固体，然后在已知密度的辅助液体中再次称量 （B）。固体的密度 ρ 可以计算如下：
ρ = 样品的密度
A = 样品在空气中的重量
B = 辅助液体中样品的重量
ρ0 = 辅助液体的密度
ρL = 空气密度
必须考虑液体的温度，因为这会导致每 °C 0.001 到 0.1 个数量级的密度变化，其影响可以在结果的小数点后第三位看到。
| 重力式， 浮力 | 重力、位移 | 比重瓶 | 数字密度计 | |
| 方法 |
用于辅助液体的烧杯位于天平上方或天平下方。 |
用于辅助液体的烧杯位于天平上方。 |
规定体积的玻璃烧杯。 |
摆动管技术 |
| 适合样品 |
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| 优势 |
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| 弊 |
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如果您知道样品（固体或液体）的质量和体积，则其密度可以通过以下方式计算：
体积的困难
准确称量样品非常简单，但准确测定样品体积可能具有挑战性。
浮力
浮力法避免了测定体积的问题，因为它涉及在两种不同的介质（空气和液体）中称量样品两次。因此，可以假设在这两种情况下体积都是恒定的。
位移
在置换法的最简单应用中，通过观察浸没样品的液体液位的增加来确定固体样品的体积。
相反，当已知体积的物体浸没在密度未知的液体中时，重量值（在空气和液体中）的差异可用于确定液体的密度。
比重瓶
比重瓶是一种专门设计的玻璃瓶，通常具有确定的体积。它最常用于确定液体的密度。比重瓶首先称量空瓶的质量，然后称量装满被测液体后的质量。差值（即样品的质量）除以比重瓶的体积就是样品的密度。
比重瓶法也可用于测定粉末样品或颗粒的密度。
数字密度计
空心玻璃管以一定的频率振动。当试管中装满不同物质时，频率会发生变化：样品的质量越高，频率越低。数字密度计的工作原理是测量频率并将其转换为密度。
请参阅下表，了解这四种不同方法的比较。
| 重力式， 浮力 | 重力、位移 | 比重瓶 | 数字密度计 | |
| 方法 |  用于辅助液体的烧杯位于天平上方或天平下方。 |  用于辅助液体的烧杯位于天平上。 |  规定体积的玻璃烧杯。 |  摆动管技术 |
| 适合样品 |
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| 测量原理 固体样品 |
将样品在空气中称量一次，然后浸入已知密度的辅助液体中。 固体样品的密度可以根据液体的已知密度和两个质量值来确定。  ρ，= 样品密度 A，= 样品在空气中的重量 B，= 辅助液体中样品的重量 ρ0，= 辅助液体的密度 ρL，= 空气密度
| 在浸入样品前后称量已知密度的辅助液体（可直接使用皮重测量质量差）。 使用质量差和液体密度可以确定样品的体积。然后将其与样品的质量一起用于计算其密度。 | 首先称取比重瓶的空重量，然后再次称取已知密度的参比液体。将粉末添加到清洁并干燥的比重瓶中。称重以确定粉末样品的重量。然后向比重瓶加注相同的液体，其中粉末必须完全不溶。再次称量比重瓶。然后可以确定置换液体的重量，从而计算出粉末的密度。 | 不适用 |
| 测量原理 液体样品 | 对已知体积的参比体（玻璃沉降片）在空气中称量一次，在密度未知的液体中称量一次。 | 在浸入参比体（伽马球或玻璃沉降片）之前（去皮）之前和之后测量密度未知液体的重量。 利用质量差和参比体的已知体积，可以确定液体样品的密度。 | 首先称量比重瓶为空，然后再次称量液体样品。质量差除以比重瓶的体积就是液体的密度。 | 将样品添加到装置中的 U 形空心玻璃管中。样品的密度是通过测量管子的振动频率来确定的。振动频率越低，样品的密度就越高。 |
如果不仅需要关注密度，还需要关注其他参数，数字密度计可以测量液体样品的密度、比重和其他相关属性（即酒精度、白利糖度、API 度），精度高，测量时间短。
存在许多用于测定固体样品密度的标准和规范。一些最常用的是：
ISO 1183-1 规定了使用小数点后 4 位的分析天平。
堆积密度是衡量测量体积中包含多少颗粒、零件或碎片的量度。堆积密度不是材料本身的特性。体积密度包括粒子或物品之间的空间以及物品本身内的任何空隙。堆积密度可能因材料的处理方式而异;例如，摇晃容器会使零件沉降，从而增加整体堆积密度。
密度测量是原材料和成品的一个极其重要的质量参数。我们了解，为了确保准确的密度结果，必须考虑许多因素。如果您需要密度测定方面的支持，或者需要有关购买哪种天平或密度组件的建议，我们的专家团队将随时为您提供帮助。
请随时与我们联系以寻求帮助。
泡沫
到目前为止，密度测量中最大的误差来源是样品的润湿性有限。当样品浸入液体中时，去除粘附在样品和设备上的所有气泡至关重要。任何多余的气泡都会导致浮力效果并影响密度计算。（直径为 1 mm 的气泡会产生 0.5 mg 的浮力。我们建议：
温度
固体通常对环境温度波动非常不敏感，因此相应的密度变化无关紧要。但是，由于密度测定是使用辅助液体进行的，因此必须考虑温度。温度对液体的影响更大，并导致密度变化每 °C 0.1 到 1‰ 的数量级。
这种效果在结果的小数点后第三位已经很明显。为了获得准确的结果，我们建议您在所有密度测定中始终考虑辅助液体的温度。不停温度的密度值在专门的表簿中可以查询。较重要参比液体（H2O 和乙醇）的密度存储在天平中。
称量
如上所述，称量在准确测定密度方面起着重要作用，因此所使用的天平必须满足密度应用的需求。对于小样品，必须考虑天平的最小样品净重 - 称量低于此重量的样品不能被认为具有所需的准确度。
数据处理
手动转录样品数据、重量值和密度计算非常耗时且容易出错。
大多数 读数精度为 1 mg 或更高的梅特勒托利多分析天平和精密天平 都可以通过浮力技术轻松使用，只需几个简单的步骤即可使用密度组件安装在天平上。
使用天平测量固体密度是一种简单方便的过程，与其他方法相比，天平可提供高度可靠的结果，因为其他方法的体积是独立于重量确定的。通过添加 密度组件来转换标准实验室天平，您无需购买专用设备来执行这一简单的程序。这使得购买 Density Kit 附件成为一项非常经济高效的投资。通过添加已知体积的玻璃沉降片，密度组件也可用于测定液体样品的密度。
内置的 Density 应用程序提供分步说明，即使是未经培训的作员也能轻松使用。进一步受益于：
测量大体积样品的密度
对于密度组件中无法容纳的大体积样品，可以通过添加专用吊钩，将读数精度为 0.1 g 和 0.01 g 的梅特勒托利多精密天平转换为天平下挂的称量。密度测量原理完全相同;在空气中称量样品，然后再次在参比液体中称量。
梅特勒托利多超越系列天平与 LabX 软件 相结合，可提供更高级别的数据管理和过程安全性。超越系列分析天平和精密天平可使用密度组件进行设置，以进行密度测定。LabX 确保严格遵循您的密度 SOP。LabX 记录所有重量值，执行所有计算，并将所有结果安全地保存在中央数据库中。与密度应用相关的所有数据都可以直接传输到您的内部数据管理系统。
塑料中密度的测定对于稳定的塑料质量至关重要。本应用简报介绍了如何使用梅特勒托利多 MX、MR 或 MA 分析天平上的集成应用程序与密度组件轻松测定固体塑料部件的密度。
固体密度测定的最佳程序是浮力法和位移法，这两种方法都基于阿基米德原理。这些方法的先决条件是使用已知密度的液体，该液体不会与样品材料发生反应，但会将其彻底润湿。可以在液体中加入润湿剂。
集成天平应用程序提供分步说明。超越系列天平具有 5 种不同密度测定方法的工作流程。高级和标准天平具有 2 个的工作流程。
与密度套件配合使用时，可选的 10 mL 玻璃沉降片 使您能够测定液体的密度。沉降片在空气和液体中的重量差用于计算密度。或者，可以使用比重瓶或 数字密度计 。
密度组件上的称量篮可以倒置，以便将较轻的样品保持在液体下方，而不会漂浮到表面。如果您发现浮力大于篮式装置，请在密度套件的顶部秤盘上放置一个额外的砝码，然后重新启动密度测定程序。或者，使用密度较低的其他参比液体。
向参比液体中加入几滴润湿剂。静置过夜以释放任何溶解的气体。使用软刷刷掉样品和密度套装上的气泡。
密度测量的准确度受方法允差（气泡等）和温度测量以及砝码测量精度的影响。任何天平上的每次测量都存在不确定性。了解这种不确定性是确保准确称量结果的关键。决定称量仪器准确度的不是可读性，而是其重复性和最小净样品重量。
要找到适合您需求的天平，您需要知道要称量的最小量以及需要称量的准确度（即在什么允差下）。
梅特勒托利多的全球称量标准 GWP® 可帮助您选择合适的天平，以满足您的应用要求。向您当地的代表免费索取天平建议。确定现有天平是否满足质量要求。
符合 ISO 1183-1 标准要求天平的可读性为 0.1 mg 或更低，并规定样品的质量最好至少为 1 g。在读数精度为 0.1 mg 的天平上称量至少 1 g 的样品通常不会违反天平的最小样品净重要求。但是，应将所需的天平精度与所需的过程允差一起考虑。我们的免费 GWP® 建议服务可以帮助您选择适合您特定需求的天平。
密度测量过程有几个步骤，有时您需要等待一段时间才能使天平稳定下来，因此很容易迷失方向，尤其是当您忙于多项任务时。集成天平应用程序提供分步说明。您可以通过按下 OK 按钮来确认每个指令，这样您就始终知道自己在哪里。
将条形码阅读器连接到天平，以便直接读取元数据，例如样品 ID、批号和订单号等，而不会出现任何错误。使用梅特勒托利多 P-50 系列打印机，元数据以及测量的日期和时间可以与结果一起打印出来。
当您需要进行一系列密度测定时，梅特勒托利多天平上的统计选项使您能够快速识别数据中的趋势，从而帮助您在适当的情况下做出行动方案决策。
XPE、XSE、MS-TS、ML-T 和 ME-T 天平具有较常用参比液体的内置密度数据库。密度值根据您输入的温度进行调整。
XPE、XSE 和 MS-TS 天平上的密度应用程序可为您完成所有计算。您只需输入温度并选择使用的参比液体。天平记录重量值并自动计算密度。
MS-TS、ML-T 和 ME-T 天平上的密度应用程序允许您创建密度测定系列报告，您可以将其打印出来或保存在 U 盘上。XPE 和 XSE 天平与 LabX 软件 相结合，通过图形和图表提供更高程度的报告定制，并且报告可以直接发送到您的 LIMS 或 EPR。
