Hallo,
ich vermute eher, dass die Spannungsversorgung nicht ganz "sauber" ist. Kannst du mal die 3,3V mit einem Oszilloskop anschauen? Eventuell ist da noch ripple drauf.
Die AREF könnte man noch filtern, meist ist hier ein LC-Tiefpass üblich (RC geht auch). Also in die Leitung von den 3,3V zu AREF z.B. ein Widerstand (10...100Ohm?) und dann von AREF zu GND ein Kondensator (100nF, 1µF ?).
Beim LM35 kannst du auch einen Kondensator zwischen Analogpin und GND einbauen.
Da der Fehler scheinbar bei mehreren Sensoren auftritt, kannst du auch mal alle Analogpins nacheinander testen - also einen Sensor nehmen, und dann nacheinander immer nur einen Analogpin testen (auch in Software immer nur einen Pin messen), um hier Fehlerquellen auszuschließen. Evtl. kannst du den Analogpin auch mal direkt mit GND oder 3,3V verbinden, der Wert in der Software muss dann auch wirklich das Minimum oder Maximum erreichen können. Sonst ist etwas faul
Und dann würde mich noch interessieren, wie die Methode analogRead programmiert ist (Stichworte Acquisition Time; ADC Clock).
Grüße, Bernhard