Kraftsensoren gehören zum Inventar fast jeden Labors, das sich mit mechanischen Systemen beschäftigt. Auch in Materialprüfmaschinen und anderen Testmaschinen sind Kraftaufnehmer eingebaut und erfassen sowohl das Eingangssignal für die Steuerung als auch das Kraftsignal, das später zur Auswertung der Ergebnisse verwendet wird.
Zwei Prinzipien haben sich durchgesetzt:
DMS-Sensoren bestehen aus einem Federkörper, auf dem Dehnungsmessstreifen (DMS) installiert sind. Wird eine Kraft eingeleitet, kommt es zu einer Verformung, die von den DMS in eine Widerstandsänderung umgewandelt wird. Sehr oft kommen vier DMS zum Einsatz, die zu einer Brückenschaltung verdrahtet werden, über die die Widerstandsänderung in eine messbare elektrische Spannung umgewandelt wird. DMS-Sensoren müssen immer mit einer Versorgungsspannung (Speisespannung) beaufschlagt werden.
Piezoelektrische Sensoren sind auf Basis von Kristallen aufgebaut, die eine Ladung abgeben, wenn eine Kraft einwirkt. Dabei stehen Ladung und Kraft in einem linearen Verhältnis zueinander. Mit einer entsprechenden Elektronik wird die Ladung in ein Spannungssignal umgewandelt.
Kraftaufnehmer werden fast immer mit einem Dokument ausgeliefert, das über die Empfindlichkeit des Sensors Auskunft gibt. Der Sensor wurde in der Fabrik einer bekannten Kraft ausgesetzt und das Ausgangssignal bei dieser Krafteinwirkung gemessen. Das Ergebnis dieses ‚Kalibrierung‘ genannten Vorgangs wird im entsprechenden Dokument festgehalten. Je nach Qualität und Preis des Sensors sind darin der Ausgangswert bei maximaler Kraft oder mehrere Messwerte bei verschiedenen Kraftstufen angegeben. Die Kalibrierung ist einer der wichtigsten Arbeitsschritte bei der Produktion eines Sensors und bestimmt entscheidend die Wertigkeit des Kraftaufnehmers. Natürlich kann die spätere Messung niemals genauer sein als die Kalibrierung, mit der die Kennwerte des Sensors festgestellt wurden.
Um diese Kraft präzise zu erzeugen und somit die Voraussetzung für solche Kalibriermessungen zu schaffen, nutzen die Hersteller von Kraftaufnehmern entsprechende Belastungseinrichtungen. Bei HBM stehen Belastungsanlagen für Kräfte zwischen 10 N und 5 MN zur Verfügung.