Как защитить аналоговую цепь от шума переключения реле?

Только частично связано с вопросом - использование высокопроизводительного NPN, как показано, несколько необычно. Это, безусловно, выполнимо. Привод затвора должен переключаться с V_relay+ на 5-10 вольт выше. Если реле, скажем, реле на 12 В, вам потребуется, скажем, от 17 до 20+ вольт для управления затвором (точный уровень зависит от FET Vth и т. Д.). Несколько более обычным было бы использование полевого транзистора с каналом P высокого уровня или полевого транзистора N с каналом низкого уровня. Но, опять же, это работает, если это необходимо.

D1 следует устанавливать как можно ближе к индуктивной нагрузке. Реле ВКЛ между контактами катушки (или гнездом реле, если оно используется) желательно. Любое расстояние от источника индуктивности дает хорошую излучающую петлю.
Перемещение D1 вокруг контактов катушки реле нетривиально уменьшит излучающую петлю на дорожке печатной платы.

RC или RL помогает развязка подачи на реле.
Если для термопары и реле используется один и тот же источник питания, то необходима фильтрация питания термопары, достаточная для обработки любых переходных процессов в паре. Активный регулятор обычно обеспечивает подавление шума на 30–60–++ Vin в зависимости от модели и конструкции. Любая фильтрация RL или RC в силовой цепи добавит дополнительную фильтрацию.

На печатной плате не очевидно, как земля попадает от разъема «Питание» к плоскости заземления с правой стороны.
Любая общность наземных путей поможет свести на нет вашу хорошую работу. Возврат на общую землю в миллиомах и всплеск в один ампер дадут вам связь 1 мВ. При напряжении питания 5 В это связь 1:5000 или около -70 дБ. Немного, но это устанавливает верхний предел изоляции, которой вы можете достичь. Если вам удастся подключить этот 1 мВ непосредственно к питанию датчика, будет намного хуже.

Термопара обычно имеет тепловую постоянную времени в лучшем случае в секундах и часто в десятках секунд. Вы можете получить супер быстродействующие устройства, но они будут необычными. Низкочастотная фильтрация термопары или интегрирование в течение нескольких секунд значительно уменьшит эффект случайного всплеска переключения. Если шипы будут густыми и быстрыми, это будет менее эффективно. Всплеск в 10 мс за 2-секундный период интегрирования добавляет к сигналу 10:2000 = 1:200 его амплитуды или около -50 дБ. Лучше вообще не быть там, НО во многих случаях эффект будет небольшим.

Напряжение идеального конденсатора не может измениться мгновенно. Хороший высокочастотный конденсатор на стороне реле МОП-транзистора ограничит индуктивный всплеск напряжения, пока D1 думает о включении.

Из-за низкого выходного напряжения термопары очень чувствительны к помехам, и в зависимости от типа нагрузки дуга переключающего реле может быть сильным радиопередатчиком, который может мешать измерению.
Вместо того, чтобы пытаться подавить помехи, я бы проигнорировал их, т.е. сбросил бы измерение во время переключения. Температура меняется не так быстро, чтобы нельзя было прервать измерения на несколько десятков мс. И вы все еще можете интерполировать, если хотите.