تعتمد مستشعرات الشعاع الكابولي على بنية تشبه الشعاع-بأحد طرفيها ثابت والآخر حر. عندما يتم تطبيق قوة خارجية على الطرف الحر أو العارضة، فإن العارضة الكابولية سوف تنحني وتتشوه. ويكتشف المستشعر هذا التشوه الدقيق أو التغير الناتج في الكميات الفيزيائية ذات الصلة ويحوله إلى إشارة كهربائية قابلة للقياس، وبالتالي يستشعر الكمية المقاسة. يتضمن تشغيله عادةً أربع خطوات أساسية: تطبيق الكمية المقاسة، وتشوه الشعاع، وتحويل الكمية الفيزيائية، وتحويل الإشارة.
اعتمادًا على طريقة تحويل الكمية الفيزيائية، تشتمل مبادئ الاستشعار/الكشف شائعة الاستخدام على المقاومة الانضغاطية والكهرضغطية والبصرية والسعوية والرنانة. تقوم أجهزة الاستشعار المقاومة للضغط بدمج أو ربط مقاييس الضغط في جذر الحزمة الكابولية؛ تتغير المقاومة عندما ينحني الشعاع، ويتم تحويل هذا التغيير إلى خرج جهد عبر دائرة جسر ويتستون. تستخدم أجهزة الاستشعار الكهرضغطية مواد كهرضغطية تولد شحنة أو جهدًا عند تعرضها للقوة. تستخدم المستشعرات الضوئية انحراف الشعاع أو قياس التداخل البصري أو شبكات الألياف Bragg لاكتشاف التشوه. تكتشف أجهزة الاستشعار السعوية التغيرات في السعة الناتجة عن التغيرات في التباعد بين الألواح بسبب تشوه الحزمة. تكتشف أجهزة الاستشعار الرنانة التحول في تردد الرنين للحزمة الكابولية.