測量樣品的密度是原材料和成品的重要質量參數。各種技術可以精確測定固體、粘性和液體材料的密度，例如金屬、塑膠、化學品、潤滑劑和食品。
用於品質控制的密度
原材料的變化（由密度的變化表示）可能會對最終產品的功能或品質產生不利影響。原材料的密度測量可用於確認材料的純度。如果某種物質摻雜了更便宜的替代品，則複合材料的測量密度將與純物質不同。
密度也可用於確保均勻性。如果製造的零件不均勻，則強度和抗裂性等關鍵性能屬性可能會受到影響。例如，內部氣泡在承受壓力時最終可能導致零件失效。零件隨機抽樣是監控持續品質的一種簡單且經濟高效的方法。
為什麼準確稱量至關重要
用於測定密度的常見實驗室重量法是浮力技術、位移原理和比重瓶法。
最廣泛使用的方法是利用阿基米德原理的浮力技術：物體浸入液體中表示明顯的重量損失等於它所取代的液體的重量。這個古老的原理可以追溯到西元前 200 年左右，正是今天用於通過重量法測定密度的原理。因此，準確的密度測量在很大程度上取決於準確的重量值。例如，血液中含有天然緩衝液，可維持 7.35 至 7.45 之間的穩定 pH 值，以便我們的酶正常工作。由於酶活性隨 pH 值而變化，因此在生化分析中保持恆定的 pH 值對於確保觀察到正確的活性水平至關重要。在商業應用中，緩衝液可用於洗髮水以防止皮膚刺激，嬰兒乳液中可抑制細菌生長，隱形眼鏡溶液中可確保液體的 pH 值與眼睛的 pH 值保持相容。
緩衝液的製備包括幾個步驟：稱量組分、溶解組分、調節 pH 值並補充至最終體積。由於緩衝液中酸鹼的比例與最終 pH 值直接相關，因此必須高度準確地稱量成分。因此，所使用的設備（天平、移液器和 pH 計）必須經過正確校準並具有足夠的準確性。
觀看在梅特勒托利多實驗室天平上測量密度是多麼簡單。密度元件使您能夠測定固體、液體、多孔和粘性物質的密度。通過分步說明和自動計算，整個過程很容易。
浮力法 - 阿基米德原理的作用
阿基米德原理指出，部分或完全浸入流體中的物體會受到向上作用的浮力。這個力的大小相當於身體排出的液體的重量。
在空氣 （A） 中稱量固體，然後在已知密度的輔助液體中再次稱量 （B）。固體的密度 ρ 可以計算如下：
ρ = 樣品的密度
A = 樣品在空氣中的重量
B = 輔助液體中樣品的重量
ρ0 = 輔助液體的密度
ρL = 空氣密度
必須考慮液體的溫度，因為這會導致每 °C 0.001 到 0.1 個數量級的密度變化，其影響可以在結果的小數點後第三位看到。
| 重力式， 浮力 | 重力、位移 | 比重瓶 | 數位密度計 | |
| 方法 |
用於輔助液體的燒杯位於平臺上或天平下方。 |
用於輔助液體的燒杯位於天平上。 |
規定體積的玻璃燒杯。 |
擺動管技術 |
| 適合人群 |
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| 優勢 |
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如果您知道樣品（固體或液體）的質量和體積，則其密度可以通過以下方式計算：
音量的困難
準確稱量樣品非常簡單，但準確測定樣品體積可能具有挑戰性。
浮力
浮力法避免了測定體積的問題，因為它涉及在兩種不同的介質（空氣和液體）中稱量樣品兩次。因此，可以假設在這兩種情況下體積都是恆定的。
位移
在置換法的最簡單應用中，通過觀察浸沒樣品的液體液位的增加來確定固體樣品的體積。
相反，當已知體積的物體浸沒在密度未知的液體中時，重量值（在空氣和液體中）的差異可用於確定液體的密度。
比重瓶
比重瓶是一種專門設計的玻璃瓶，通常具有確定的體積。它最常用於確定液體的密度。比重瓶首先稱量為空，然後裝滿被調查的液體。差值（即樣品的品質）除以比重瓶的體積就是樣品的密度。
比重瓶法也可用於測定粉末樣品或顆粒的密度。
數位密度計
空心玻璃管以一定的頻率振動。當試管中裝滿不同物質時，頻率會發生變化：樣品的品質越高，頻率越低。數位密度計的工作原理是測量頻率並將其轉換為密度。
請參閱下表，瞭解這四種不同方法的比較。
| 重力式， 浮力 | 重力、位移 | 比重瓶 | 數位密度計 | |
| 方法 |  用於輔助液體的燒杯位於平臺上或天平下方。 |  用於輔助液體的燒杯位於天平上。 |  規定體積的玻璃燒杯。 |  擺動管技術 |
| 適合人群 |
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| 測量原理 固體樣品 |
將樣品在空氣中稱量一次，然後浸入已知密度的輔助液體中。 固體樣品的密度可以根據液體的已知密度和兩個品質值來確定。  ρ，= 樣品密度 A，= 樣品在空氣中的重量 B，= 輔助液體中樣品的重量 ρ0，= 輔助液體的密度 ρL，= 空氣密度
| 在浸入樣品前後稱量已知密度的輔助液體（可直接使用皮重測量品質差）。 使用品質差和液體密度可以確定樣品的體積。然後將其與樣品的品質一起用於計算其密度。 | 首先稱取比重瓶的空重量，然後再次稱取已知密度的參比液體。將粉末添加到清潔並乾燥的比重瓶中。稱重以確定粉末樣品的重量。然後向比重瓶加注相同的液體，其中粉末必須完全不溶。再次稱量比重瓶。然後可以確定置換液體的重量，從而計算出粉末的密度。 | 不適用 |
| 測量原理 液體樣品 | 對已知體積的參比體（玻璃沉降片）在空氣中稱量一次，在密度未知的液體中稱量一次。 | 在浸入參比體（伽馬球或玻璃沉降片）之前（去皮）之前和之後測量密度未知液體的重量。 利用品質差和參比體的已知體積，可以確定液體樣品的密度。 | 首先稱量比重瓶為空，然後再次稱量液體樣品。品質差除以比重瓶的體積就是液體的密度。 | 將樣品添加到裝置中的U形空心玻璃管中。樣品的密度是通過測量管子的振動頻率來確定的。振動頻率越低，樣品的密度就越高。 |
如果不僅需要關注密度，數位密度計還可以測量液體樣品的密度、比重和其他相關屬性（即酒精度、白利糖度、API 度），精度高，測量時間短。
存在許多用於測定固體樣品密度的標準和規範。一些最常用的是：
ISO 1183-1 規定了使用小數點后 4 位的分析天平。
堆積密度是衡量測量體積中包含多少顆粒、零件或碎片的量度。堆積密度不是材料本身的特性。體積密度包括粒子或物品之間的空間以及物品本身內的任何空隙。堆積密度可能因材料的處理方式而異;例如，搖晃容器會使零件沉降，從而增加整體堆積密度。
密度測量是原材料和成品的一個極其重要的質量參數。我們瞭解，為了確保準確的密度結果，必須考慮許多因素。如果您需要密度測定方面的支援，或者需要有關購買哪種天平或密度元件的建議，我們的專家團隊將隨時為您提供説明。
請隨時與我們聯繫以尋求説明。
泡沫
到目前為止，密度測量中最大的誤差來源是樣品的潤濕性有限。當樣品浸入液體中時，去除粘附在樣品和設備上的所有氣泡至關重要。任何剩餘的氣泡都會導致浮力效果並扭曲密度計算。（直徑為 1 mm 的氣泡會產生 0.5 mg 的浮力。我們建議：
溫度
固體通常對環境溫度波動非常不敏感，因此相應的密度變化無關緊要。但是，由於密度測定是使用輔助液體進行的，因此必須考慮溫度。溫度對液體的影響更大，並導致密度變化每 °C 0.1 到 1‰ 的數量級。
這種效果在結果的小數點后第三位已經很明顯。為了獲得準確的結果，我們建議您在所有密度測定中始終考慮輔助液體的溫度。值在專門的表簿中可用。較重要參比液體（H2O 和乙醇）的密度存儲在天平中。
稱量
如上所述，稱量在準確測定密度方面起著重要作用，因此所使用的天平必須滿足密度應用的需求。對於小樣品，必須考慮天平的最小樣品凈重 - 稱量低於此重量的樣品不能被認為具有所需的準確度。
數據處理
手動轉錄樣品數據、重量值和密度計算非常耗時且容易出錯。
大多數 讀數精度為 1 mg 或更高的梅特勒托利多分析天平和精密天平 都可以通過浮力技術輕鬆使用，只需幾個簡單的步驟即可使用密度元件安裝在天平上。
使用天平測量固體密度是一種簡單方便的過程，與其他方法相比，天平可提供高度可靠的結果，因為其他方法的體積是獨立於重量確定的。通過添加 密度元件來轉換標準實驗室天平，您無需購買專用設備來執行這一簡單的程式。這使得購買 Density Kit 附件成為一項非常經濟高效的投資。通過添加已知體積的玻璃沉降片，密度元件也可用於測定液體樣品的密度。
內置的 Density 應用程式提供分步說明，即使是未經培訓的作員也能輕鬆使用。進一步受益於：
測量大體積樣品的密度
對於密度元件中無法容納的大體積樣品，可以通過添加專用吊鉤，將讀數精度為0.1 g和0.01 g的梅特勒托利多精密天平轉換為低於天平的稱量。密度測量原理完全相同;在空氣中稱量樣品，然後再次在參比液體中稱量。
梅特勒托利多超越系列天平與 LabX 軟體 相結合，可提供更高級別的數據管理和過程安全性。超越系列分析天平和精密天平可使用密度元件進行設置，以進行密度測定。LabX 確保嚴格遵循您的密度 SOP。LabX 記錄所有重量值，執行所有計算，並將所有結果安全地保存在中央資料庫中。與密度應用相關的所有數據都可以直接傳輸到您的內部數據管理系統。
塑膠中密度的測定對於穩定的塑膠質量至關重要。本應用簡報介紹了如何使用梅特勒托利多 MX、MR 或MA分析天平上的集成應用程式與密度元件輕鬆測定固體塑膠部件的密度。
固體密度測定的最佳程式是浮力法和位移法，這兩種方法都基於阿基米德原理。這些方法的先決條件是使用已知密度的液體，該液體不會與樣品材料發生反應，但會將其徹底潤濕。可以在液體中加入潤濕劑。
集成天平應用程式提供分步說明。超越系列天平具有5種不同密度測定方法的工作流程。高級和標準天平具有 2 個的工作流程。
與密度套件配合使用時，可選的 10 mL 玻璃沉降片 使您能夠測定液體的密度。沉降片在空氣和液體中的重量差用於計算密度。或者，可以使用比重瓶或 數位密度計 。
密度元件上的稱量籃可以倒置，以便將較輕的樣品保持在液體下方，而不會漂浮到表面。如果您發現浮力大於籃式裝置，請在密度套件的頂部秤盤上放置一個額外的砝碼，然後重新啟動密度測定程式。或者，使用密度較低的其他參比液體。
向參比液體中加入幾滴潤濕劑。靜置過夜以釋放任何溶解的氣體。使用軟刷刷掉樣品和密度套裝上的氣泡。
密度測量的準確度受方法允差（氣泡等）和溫度測量以及砝碼測量精度的影響。任何天平上的每次測量都存在不確定性。瞭解這種不確定性是確保準確稱量結果的關鍵。決定稱量儀器準確度的不是可讀性，而是其重複性和最小凈樣品重量。
要找到適合您需求的天平，您需要知道要稱量的最小量以及需要稱量的準確度（即在什麼允差下）。
梅特勒托利多的全球稱量標準 GWP® 可説明您選擇合適的天平，以滿足您的應用要求。向您當地的代表索取免費餘額建議。確定現有天平是否滿足品質要求。
符合 ISO 1183-1 標準要求天平的可讀性為 0.1 mg 或更低，並規定樣品的品質最好至少為 1 g。在讀數精度為 0.1 mg 的天平上稱量至少 1 g 的樣品通常不會違反天平的最小樣品淨重要求。但是，應將所需的天平精度與所需的過程允差一起考慮。我們的免費 GWP® 建議服務可以幫助您選擇適合您特定需求的天平。
密度測量過程有幾個步驟，有時您需要等待一段時間才能使天平穩定下來，因此很容易迷失方向，尤其是當您忙於多項任務時。集成天平應用程式提供分步說明。您可以通過按下 OK 按鈕來確認每個指令，這樣您就始終知道自己在哪裡。
將條碼閱讀器連接到天平，以便直接讀取元數據，例如樣品ID、批號和訂單號等，而不會出現任何錯誤。使用梅特勒托利多 P-50 系列印表機，元數據以及測量的日期和時間可以與結果一起列印出來。
當您需要進行一系列密度測定時，梅特勒托利多天平上的統計選項使您能夠快速識別數據中的趨勢，從而説明您在適當的情況下做出行動方案決策。
XPE、XSE、MS-TS、ML-T 和 ME-T 天平具有較常用參比液體的內置密度資料庫。密度值根據您輸入的溫度進行調整。
XPE、XSE 和 MS-TS 天平上的密度應用程式可為您完成所有計算。您只需輸入溫度並選擇使用的參比液體。天平記錄重量值並自動計算密度。
MS-TS、ML-T 和 ME-T 天平上的密度應用程式允許您建立密度測定系列報告，您可以將其列印出來或保存在 U 盤上。XPE 和 XSE 天平與 LabX 軟體 相結合，通過圖形和圖表提供更高程度的報告定製，並且報告可以直接發送到您的 LIMS 或 EPR。
