Консольні датчики променя базуються на структурі-подібної до променя, один кінець якого закріплений, а інший вільний. Коли до вільного кінця або балки прикладається зовнішня сила, консольна балка згинається і деформується. Датчик виявляє цю незначну деформацію або результуючу зміну пов’язаних фізичних величин і перетворює її в вимірюваний електричний сигнал, таким чином сприймаючи виміряну величину. Його робота зазвичай включає чотири основні етапи: застосування виміряної величини, деформація променя, перетворення фізичної величини та перетворення сигналу.
Залежно від методу перетворення фізичної величини, зазвичай використовувані принципи вимірювання/виявлення включають п’єзорезистивний, п’єзоелектричний, оптичний, ємнісний і резонансний. П’єзорезистивні датчики інтегрують або прикріплюють тензодатчики в корені консольної балки; опір змінюється, коли промінь згинається, і ця зміна перетворюється на вихідну напругу через схему моста Уїтстона. П’єзоелектричні датчики використовують п’єзоелектричні матеріали, які генерують заряд або напругу під дією сили. Оптичні датчики використовують відхилення променя, оптичну інтерферометрію або волоконну решітку Брегга для виявлення деформації. Ємнісні датчики виявляють зміни ємності, викликані зміною відстані між пластинами внаслідок деформації променя. Резонансні датчики виявляють зсув резонансної частоти балки кантилевера.