海底表层沉积物作为海水与海底的分界面,具有独特的声学特性。海洋沉积物在各个海域和沉积环境中的声学特性对水下声环境和海底探测至关重要,而获得精确的海底沉积物声学参数是声学特性研究的前提。海底沉积物声学原位测量技术是在不改变沉积物原始状态下获得其声学参数的方法,是开展海底沉积物声学特性研究的有效手段。而无论是原位测量还是取样测量,都需要通过提取声波时差来计算声速。声波到达接收换能器的时间,即首波到时的准确判读,是准确计算声波时差,进而计算声速的关键。本文以原位测量数据为例,探究海底沉积物声学信号的提取方法。首波到时提取的难点在于:首波的幅度很小,容易和噪声混淆。在读取声波起跳点时,以往一般采用人为选取起跳点的方式。但是,人工法读取起跳点效率较低,而且人为操作容易产生读数误差。为提高读取效率和避免此类误差,需要设计合理的算法来实现对首波到时的提取。本文选择了电平门槛法、短窗-长窗能量比法和互相关法来对时差进行提取。依托于胶州湾及青岛近海的海底沉积物原位测量数据,对几种声波时差计算方法进行了有效性分析。对比了三种方法的提取结果,发现互相关法计算不够准确,将其改进后,三种方法的计算结果非常接近。相比于人工识别的方法,基于程序计算的电平门槛法、长窗-短窗能量比法和互相关法能够更高效提取得到声波时差。利用水池实验和海水声速经验公式计算得到的海水声速,与三种时差提取方法对水中声速的计算结果进行对比,进一步验证了三种方法的适用性。验证结果表明,三种方法都可以应用于海底沉积物原位声学信号提取。利用这几种方法对胶州湾及青岛近海45个站位的海底沉积物原位测量数据进行处理,得到了研究区域的声速分布规律。根据研究区域的沉积物分布规律,发现声速与沉积物类型有明显的相关关系,沉积物声速随平均粒径的增大而增大。