Посмотри осцилографом питание на меге. Добавить конденсаторов на мегу на AVCC и VCC и операционник причем в параллель например 1 мкф и 1 нф. Непосредственно на вход(прямо на ножку) меги резистор на землю несколько ком. Возможно небольшой конденсатор ему в паралель - около 1 нф. Тоже возможно можно и на входе ОУ. От датчика провода витой парой, а может даже и в экране. На каком расстоянии от ОУ датчик. Желательно сделать сигнальный ток побольше.