Das flackern der Messwerte von den Sharp-Sensoren ist hier im Forum bekannt, und hängt mit der impulsartiger hoher Stromaufnahme der Sensoren bei der Messung zusammen. Wenn du die Forumsuche bemühst, findest du sicher den Beitrag mit der Lösung dazu.

Die Referenzspannung hat schon einen Einfluss auf die Messung. Und zwar sollte für eine genaue Messung der zu messende Intervall den messbaren Intervall so gut wie möglich annähern. Außerdem gilt die Faustregel, dass man die genauesten Messwerte im "oberen Messbereich" (ca. ab 2/3 des Messbereichs) erhält, da hier der Einfluss der Unsicherheit im LSB schon weniger ist.

Für dein Problem erhälts Du also die genaueste Messung, wenn Du die Spannungsdifferenz in den oben genannten Bereich mit Hilfe von Operationsverstärkern skalierst.