面前所叙述到的氧化锆及氧化钛型氧传感器其工作范围都是在λ=1附近( λLamda 空气过剩比率，当λ=1时为是理论混合比)，一旦超出此范围，其反应性能便降低。当引擎须要作稀混合控制时、甚至超稀薄燃烧(20:1以上)这一类型的氧传感器便无法胜任了。
所以才有稀混合比传感器的产生，它的基本控制原理就是以氧化锆型氧传感器为基础而加以扩充，前面有述说过：氧化锆型氧传感器有一特性，就是当氧离子移动时会造成电动势的产生。若采一反向程序，将电压施加于氧化锆组件上，即会造成氧离子的移动，根据此一步骤即可由计算机控制我们所想要的比例值。以下我们以HONDA LAF Sensor 控制为例作一解说：
将传感器的感应组件分为两部份，与排气管废气接触的Sensor 1，及与大气接触的Sensor 2。比较不同的是Sensor 1，它不是比较废气与大气之间的含氧量，而是比较废气与扩散室(Diffusion chamber)之间的含氧量，与氧化锆型的传感器一样，它会将电压讯号传送给计算机。但重点在于扩散室的含氧量是ECU(引擎计算机)所制造出来的，就如上面所说到一样，只要我们送入一电压讯号即可改变氧离子的移动，一样的，只要改修电压的大小即可改变含氧量。此一目的就是要让Sensor 1 持续维持着0.45V的电压讯号，也就是说Sensor 1一直在λ=1附近变化。
当混合比渐渐变浓时，Sensor 1电压讯号持续增加，不过ECU并不想让Sensor 1有这样的反应，为了使它能维持0.45V的讯号，ECU将Sensor 2上的控制线的电压降低，使得扩散室的含氧量降低，必要时甚至送出负电压。因此Sensor 1充压讯号即会下降。同样的，当混合比变稀时，Sensor1的电压值慢慢的减低，Sensor2上的控制线便调升其电压值，让扩散室的含氧量升高，Sensor1的讯号值又开始回升，于是经由计算机的强制作用，使得Sensor1能一直保持在0.45附近。引擎计算机由Sensor2控制线的电压值及Sensor1的反应电压值，经由计算即可得知当时实际的混合比为何。
