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光电传感器一般由处理通路和处理元件2 部分组成。其基本原理是以光电效应为基础，把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号。光电效应是指用光照射某一物体，可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应。通常把光电效应分为3 类:（1 ）在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，如光电管、光电倍增管等；（2 ）在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应，如光敏电阻、光敏晶体管等；（3 ）在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应，如光电池等。
调制的LED改进了光电传感器的设计，增大了检测距离，扩展了光束的角度，人们逐渐接受了这种易于对准的光束。到1980年，非调制的光电传感器逐步就退出了历史舞台。红外光LED是效率高的光束，同时也是在光谱上与光电三管匹配的光束。但是有些传感器需要用来区分颜(如标检测)，这就需要用可见光源。在早期，标传感器使用白炽灯做光源，使用光电池接收器，直到后来发明了的可见光LED。现在，多数的标传感器都是使用经调制的各种颜的可见光LED发射器。经调制的传感器往往牺牲了响应速度以获取更长的检测距离，这是因为检测距离是一个重要的参数。未经调制的传感器可以用来检测小的物体或动作快的物体，这些场合要求的响应速度都快。但是，现在高速的调制传感器也可以提供快的响应速度，能满足大多数的检测应用。
光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为:发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二管（LED）、激光二管及红外发射二管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二管、光电三管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。