I sensori di forza misurano essenzialmente la deformazione di un supporto elastico soggetto alla forza: la costante elastica del supporto (k che lega forza F e spostamento s , mediante la legge di Hooke
F = k s) stabilisce la sensibilità e la portata del sensore.

Il sensore può essere un cristallo piezoelettrico che sviluppa un campo elettrico proporzionale alla deformazione, o una piastrina di semiconduttore su cui è ricavato un ponte resistivo, o l’armatura flessibile di un condensatore, o più in generale un qualunque dispositivo elastico connesso ad un qualsiasi rivelatore di spostamento, anche di tipo ottico o magnetico.

Quando la forza misurata è quella prodotta dalle collisioni delle molecole di un gas contro il supporto sensibile, si ha un misuratore di pressione.

>> sensore di pressione

Sensore di forza a strain-gauge

L’estensimetro (o strain gauge) è costituito da una resistenza a film sottile inglobata in una striscia di materiale plastico isolante che va incollata alla superficie del campione di cui si vuol misurare la deformazione. La geometria della pista del film resistivo conferisce all’estensimetro proprietà vettoriali.

Tipica configurazione della pista di un estensimetro a film

Tipicamente un sensore di forza è costituito da due estensimetri uguali (per ridurre derive termiche) incollati ad una lamina metallica, come in figura.

La forza da misurare viene applicata all'estremo libero della lamina che, flettendosi, provoca l'allungamento relativo e=DL/L di uno dei due films resistivi e l'accorciamento relativo –e dell’altro.

Il valore di e può essere espresso come e=6 Fx/(Ea²b), ove E è il modulo di Young della lamina.
Detto G=(DR/R)/e il fattore di gauge (che vale circa 2), la sensibilità risulta
s =(DR/R)/F= 12x/(Ea²b).

Le resistenze (R₁≈R₂) sono connesse a ponte, insieme a due resistenze fisse R: così l’uscita del ponte diventa:

DV/V_g=(1/2)DR/R=(1/2) sF.

Questo è il tipo di sensore utilizzato in molte bilance commerciali e nei sensori di forza Vernier
(ponte con R₁≈R₂≈120 Ω)