Консольные лучевые датчики представляют собой конструкцию,-подобную балке, у которой один конец закреплен, а другой свободен. Когда к свободному концу или балке прилагается внешняя сила, консольная балка изгибается и деформируется. Датчик обнаруживает эту малейшую деформацию или возникающее в результате изменение соответствующих физических величин и преобразует ее в измеримый электрический сигнал, определяя таким образом измеряемую величину. Его работа обычно включает четыре основных этапа: применение измеренной величины, деформация луча, преобразование физических величин и преобразование сигнала.
В зависимости от метода преобразования физических величин обычно используемые принципы измерения/обнаружения включают пьезорезистивный, пьезоэлектрический, оптический, емкостный и резонансный. Пьезорезистивные датчики интегрируют или прикрепляют тензорезисторы в основании консольной балки; сопротивление меняется, когда луч изгибается, и это изменение преобразуется в выходное напряжение через мостовую схему Уитстона. В пьезоэлектрических датчиках используются пьезоэлектрические материалы, которые генерируют заряд или напряжение при воздействии силы. Оптические датчики используют отклонение луча, оптическую интерферометрию или волоконные брэгговские решетки для обнаружения деформации. Емкостные датчики обнаруживают изменения емкости, вызванные изменениями расстояния между пластинами из-за деформации луча. Резонансные датчики обнаруживают сдвиг резонансной частоты консольной балки.