应用阿基米德原理－－气体膨胀置换法，利用小分子直径的惰性气体在一定条件下的玻尔定律（PV=nRT），通过测定由于样品测试腔放入样品所引起的样品测试腔气体容量的减少来精确测定样品的真实体积，从而得到其真密度，真密度＝质量/真实体积。
气体置换法是以气体取代液体测定样品所排出的体积。此法排除了浸液法对样品溶解的可能性，具有不损坏样品的优点。因为气体能参入样品中极小的孔隙和表面的不规则空陷，因此测出的样品体积更接近样品的真实体积，从而可以用来计算样品的密度，测试值也更接近样品的真实密度。
     仪器的测试系统由样品测试腔和基准腔构成，如图。测定样品密度时，仪器自动采集基准腔的压力P1及体积V1并记录；将一定未知体积的样品V样品放入已知体积V2的样品测试腔，向基准腔注入一定量的气体并记录稳定后的压力P2；将样品测试腔与基准腔连通并记录稳定后的压力P3，根据平衡稳定后的压力值和相关已知的体积V1、V2即可计算出待测的样品体积V样品，再由样品的质量和体积计算出样品的真密度。
      对于发泡等材料的开孔及闭孔率测试时，在制备长方体的试样过程中，切割试样的 6个表面时，总会人为地把一些闭孔泡沫切破变成开孔泡。因此对测得的表观闭（开）率必须进行校正，求出校正闭（开）孔体积分数，才能如实地表征样品的泡孔结构和正确地评价样品的性能。 校正依据国标GB/T 10799-2008中“附录 B（规范性附录）试样制备时开孔误差的矫正”所述的“8分法”。
     3H-2000TD系列全自动真密度分析仪由于具有的“下装卡口式”样品池安装方式（受理号:201120436207.5）.以样品池直接作为样品测试腔，具有对样品测试腔体积利用率高的优势；对于10ml的样品池，测试腔体积利用率高于90%；从而使对于少量样品的测试精度得以提高；而通常的样品池“上装加盖式”，将样品池装入测试桶内加盖密封后进行测试，“测试桶+样品池”构成的样品测试腔内有大量剩余的无用空间，使测试腔体积利用率低，对于10ml的样品池，测试腔体积利用低于10%；从而造成对于少量样品的测试精度难以保证。另一方面，“上装加盖式”样品池的体积受制于加盖的测试桶的体积，不适用大体积装样量（难以满足150ml体积以上的装样量），而“下装卡口式”的样品池，可以满足大体积装样的需求，使装样上限达到500ml以上，以达到提高测试精度的目的。