¿Cómo protejo el circuito analógico del ruido de conmutación de relé?

Solo relacionado parcialmente con la pregunta: usar un NPN del lado alto como se muestra es algo inusual. Ciertamente es factible. La unidad de compuerta necesita cambiar de V_relay + a típicamente 5 a 10 voltios más. Si el relé es un relé de 12 V, necesitará entre 17 y 20 voltios para conducir la puerta (el nivel exacto depende del VET del FET, etc.). El uso de una FEt de canal P lateral alta o una FEt de canal N lateral baja sería algo más habitual. Pero, de nuevo, esto es factible si es necesario.

D1 debe montarse lo más cerca posible de la carga inductiva. ENCENDIDO el relevo a través de los contactos de la bobina (o el zócalo del relé si se usa) es deseable. Cualquier distancia de la fuente inductiva da un buen lazo radiante.
 Mover D1 alrededor de los contactos de la bobina de relé reducirá de forma no trivial el bucle de radiación en la pista de PCB.

RC o RL desacopla la alimentación al relé ayuda.
 Si se usa la misma fuente de energía para el termopar y el relé, entonces se necesita filtrar la alimentación del termopar adecuada para lidiar con cualquier par de transitorios. Un regulador activo dará típicamente 30 - 60 - ++ rechazo de ruido Vin dependiendo del modelo y diseño. Cualquier filtrado RL o RC en el circuito de potencia agregará más filtrado.

No es obvio en la PCB cómo llega la tierra desde el conector "Power" al plano de tierra en el lado derecho.
 Cualquier camino común en el terreno ayudará a deshacer su buen trabajo. Un miliohm de retorno a tierra común y un pico de un amperio le darán 1 mV de acoplamiento. En una fuente de 5 V que es 1: 5000 de acoplamiento o aproximadamente -70 dB. No mucho, pero establece un límite superior al aislamiento que puede lograr. Si logra acoplar ese 1 mV directamente en la alimentación del sensor, será mucho peor.

Un termopar generalmente tiene una constante de tiempo térmica de segundos en el mejor de los casos y de 10 segundos a menudo. Puede obtener dispositivos de respuesta súper rápidos pero serían inusuales. El paso bajo que filtra el termopar o se integra durante unos pocos segundos disminuirá en gran medida el efecto de un pico de cambio ocasional. Si las espigas son gruesas y rápidas, esto será menos efectivo. Un pico de 10 mS en un período de integración de 2 segundos agrega 10: 2000 = 1: 200 de su magnitud a una señal o alrededor de -50 dB. Mejor no estar allí en absoluto, PERO el efecto será pequeño en muchos casos.

El voltaje de un capacitor ideal no puede cambiar instantáneamente. Un buen condensador de respuesta de alta frecuencia en el lado del relé del MOSFET limitará el pico de voltaje inductivo mientras D1 está pensando en encenderse.

Debido a su bajo voltaje de salida, los termopares son muy sensibles a las interferencias y, según el tipo de carga, el arco de un relé de conmutación puede ser un transmisor de radio potente, que puede perturbar la medición.
En lugar de intentar suprimir la interferencia, la ignoraría, es decir, descartaría la medición durante el cambio. La temperatura no varía tan rápido como para que no pueda interrumpir las mediciones durante unas decenas de ms. Y todavía puedes interpolar si quieres.