模拟式光电传感器的工作原理是基于光电元件的光电特性，其光通量是随被测量而变的，光电流成为被测量的函数，故称为光电传感器的函数运用状态。这种形式通常有如下图所示的几种情况。
光电元件的测最方式
1.光电测微计
光电测微装置示意图如下图所示。
光电测微装置示意图
光电测微计主要用于零件尺寸的检测。其工作原理是:从光源发出的光束，经过一个间隙而到达光电器件上。间隙的大小是由被检测的尺寸所决定的。当被检测尺寸改变时，间隙发生变化，从而使到达光电器件的光束大小随着改变，因而输出的光电信号的大小就反映了被检测尺寸的变化。为使零件尺寸与光电输出之间有良好的线性关系，光电器件的光电特性应有良好的线性。齿形盘是以恒定转速转动的，为的是对入射光速进行调制，以简化光电管输出的放大电路。
2.远距离光学宽度计
该宽度计可在距被测薄板1〜2m左右对热或冷的钢板、纸和塑料薄板进行宽度测量。
下图中，一个电动机驱动的反射镜在被测薄板上方摆动，而且把它的像投影在光电倍增管上，扫描到薄板边缘时产生脉冲信号。同时，反射镜另一面扫描一个内部有照明的刻度尺，并且投影到第二个光电倍增管。在第一个光电倍增管开始脉冲和停止脉冲之间，第二个光电倍增管产生的一系列脉冲被电子计数，脉冲数的大小反映了被测薄板的宽度。可测宽度从零点几米到几米。
光学宽度计测宽示意图
3.半导体光电位移传感器
半导体光电位移传感器的核心器件是光电半导体敏感元件PSD，还有镜头、前置放大器和模拟运算电路。由于敏感元件是由入射光照驱动的，所以被测部位必须装有一个发光光源，必要时还要有一套控制光源的电路。
由于被测物体的距离和运动幅度不同，而敏感元件受光面积中，线性范围尺寸十分有限，因此通过PSH的镜头来进行调节，以适应不同的情况。敏感元件的输出端备有前置放大器，放大器后面则是模拟运算电路，下图所示为一维PSH及二维PSH的系统框图。
一维PSH及二维PSH的系统框图
使光信号射入受光面的方法有两种：使光直接射入（无镜头）或通过镜头使信号光在受光面上成像。直接入射的方式要求信号光本身是一个光束（如激光束）或者在敏感元件前方加一个小孔，以使普通入射光变成一束光，但这要求入射光必须是平行光。相反，用镜头成像的方法对光源没有上述要求，但镜头的透光率要很高。
在有背景光时，为减少背景光产生的噪声，可在系统中加进一个背景光补偿电路。
光电传感器对模拟量测量除了上述三种应用外，还有广泛的应用。如测色度和浊度的光电比色计、光电测距仪和光电压力传感器等，这里就不再详细介绍。